Energia Cinetica Y Potencial

Unidad: Energía Cinética y Potencial
El   teorema   del   Trabajo   y   la   Energía   Cinética   dice   que:   El  cambio  de   la   Energía 
Cinética de un objeto que se mueve es igual al Trabajo hecho por la fuerza (neta) que 
actúa sobre el cuerpo.
F d = Δ (1/2 m v2) = ½ m vfinal2 – ½ m vinicial2 = W
El mismo tratamiento se aplica para un cuerpo que se mueve con rapidez inicial  vinicial y que es frenado por una fuerza constante F. En este caso  vfinal  es menor que vinicial, y 
la relación anterior se transforma en
- F d = ½ m vfinal2 – ½ m vinicial2 = W

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Similarmente,   si   una   fuerza   se   aplica   perpendicularmente  a   la  dirección   en   que   el 
cuerpo se mueve, esta fuerza no acelera ni frena al cuerpo y la rapidez de este no cambia, vfinal = vinicial

0 = ½ m vfinal2 – ½ m vinicial2 = W
En resumen,  en todos los casos la energía cinética cambia en la cantidad de trabajo 
que se hace sobre el sistema
E cinética final = E cinética inicial + Trabajo hecho por la fuerza (neta)
donde   el   trabajo   W   se   calcula   usando   solo   la   parte   de   la   fuerza   paralela   al 
desplazamiento   del   cuerpo,   ya   sea  acelerándolo   o   frenándolo,   siendo   W   >   0   en   el 
primer caso y W < 0 en el segundo caso.
La ecuación  anterior sugiere interpretar el trabajo como el mecanismo por el cual se 
transfiere energía cinética hacia o desde el cuerpo sobre el que se ejerce fuerza. Este 
concepto se ilustra en la siguiente actividad.

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Actividad: 

Los clavos que caen

Observa elsiguiente video que muestra varias bolas
de billar con clavos en su parte inferior que caen y
se entierran en una base de plumavit.

En este ejemplo las bolas son frenadas al final, es decir, su energía cinética “se
pierde”. En realidad la energía de un sistema nunca se pierde, solo se
transforma de una forma a otra o se transfiere de un sistema a otro.

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1. Sin preocuparnos  todavía  del  signo  del  trabajo,  ¿sobre  cuál  bola  se  hace (en valor  absoluto)  mayor 
trabajo?
La energía cinética de las bolas disminuye hasta desaparecer. El mecanismo por el 
que esta energía se transfiere a otra parte del sistema es un trabajo:
2. a) ¿Quién hizo este trabajo sobre las bolas? ¿Qué signo tiene este trabajo?2. b) La energía cinética de las bolas en realidad no desapareció sino que se transformó. ¿En que forma de 
energía crees que aparece esta energía después que los clavos son frenados por la plumavit?
En la pregunta anterior nos preguntamos hacia donde se fue la energía cinética de las 
bolas. También podemos preguntarnos de donde apareció esta energía cinética:
3. a) ¿Cuál bola tenía mayor energía cinética justo antes de chocar con la plumavit?3. b) La energía cinética que tienen las bolas justo antes de chocar fue transferida a las bolas mientras  
van cayendo en la forma de trabajo que se hace sobre las bolas. 
¿Qué fuerza hace trabajo sobre las bolas mientras van cayendo? ¿Qué signo tiene este trabajo?

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La siguiente imagen muestra la posición en que
quedan las bolas después de enterrarse los clavos en
la base de plumavit.3.  c)  A partir de la posición en que quedan las bolas
después de enterrarse ¿Qué puedes decir de las
posiciones desde las que se soltaron al mismo tiempo
las pelotas?
Para chequear tus predicciones haz click en la imagen para ver el video.
En este ejemplo el trabajo positivo que hace el peso aumenta la energía cinética de las bolas
mientras caen. Equivalentemente, pensamos que el peso de lasbolas transforma en energía
cinética una energía que las bolas ya tenían almacenada al momento de soltarse. Esta energía
almacenada recibe el nombre de energía potencial gravitatoria, o energía potencial del peso de
los cuerpos.

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4. Antes de filmar el video que acabas de ver, las bolas de billar estaban en reposo encima de la
mesa. Cuando ya...