energia

Física IIIº Medio. 2007
Guía de Estudio Nº4 Energía

ANÁLISIS DE CONCEPTOS FÍSICOS

Como habrá visto en clases la Energía al igual que el Trabajo, en el Sistema Internacional se mide en [J] (Joules), lo cual es válido para la Energía Mecánica, que analizamos a continuación, para la Energía Calórica, Electromagnética, Nuclear y cualquier otro tipo de Energía.

Energía Cinética (K)Una vez que tenemos una definición del Trabajo (W), podemos analizar su relación con distintos tipos de energía, si analizamos la Fuerza (que contiene el concepto de variación de velocidad o aceleración), obtuvimos que:


Es decir que si efectuamos una cierta cantidad de trabajo, podemos obtener un incremento de la cantidad, que llamamos Energía Cinética o de velocidad (K)
Tanto las unidadescomo el análisis dimensional son idénticos al del Trabajo.

Energía Potencial Gravitatoria (Ug)

También podemos analizar la relación del Trabajo (W), considerando que el Peso (m•g) es la fuerza, y la variación de altura un tipo de Energía que denominamos Energía Potencial Gravitatoria:

Es decir que si efectuamos una cierta cantidad de trabajo, podemos obtener un incremento de la cantidad,que llamamos Energía Potencial Gravitatoria (Ug)

Tanto las unidades como el análisis dimensional es idéntico al del Trabajo.


Energía Potencial Elástica (Ue)

Este es un ejemplo de Energía que proviene de una Fuerza Variable como es la Fuerza Elástica.

Donde:
K : Constante de Elasticidad del Resorte
Δx : Variación de longitud del Resorte

En este caso la Fuerza es variable, y esmayor en tanto mayor es Δx. Por lo tanto si obtenemos el Trabajo a partir del Gráfico (área bajo la curva).

Es decir que si efectuamos una cierta cantidad de trabajo, podemos obtener un incremento de la cantidad, que llamamos Energía Potencial Elástica (Ue)
EJERCICIOS

Problemas de Aplicación

1. Un carro de masa 100 kg se mueve a una velocidad constante de 20 m/s.
a) Determine su EnergíaCinética
b) Determine el Trabajo que se debe desarrollar para que la velocidad del carro aumente a 40 m/s

2. Suponiendo que el movimiento de la Luna en torno a la Tierra es circunferencial uniforme, calcular:

a) El módulo de la Velocidad tangencial de la Luna
b) La energía cinética de traslación de la Luna en torno a la Tierra.
b) El valor de la fuerza centrípeta sobre la Luna

Datosútiles: mluna = 6,5•1023 [Kg] Ttraslación = 28 [días] Rorbita = 384.400 km

3. Determinar la rapidez que alcanza un carro de 2.000 [Kg], que, partiendo del reposo, recorre 200 [m] debido a una fuerza constante y paralela al desplazamiento de valor 2•103 [N]. No considerar fuerzas de roce.

4. Considere un Resorte ideal, es decir donde en el proceso que se analiza no hay pérdidas por roce o pordeformación. Este resorte se comprime, desde su posición de Equilibrio una cantidad X (ver Figura)

a) Si la velocidad con que sale el objeto de masa 20 g es de 10 m/s, determine la Energía Potencial Elástica que obtuvo el resorte.

b) Si la constante de elasticidad es 200 N/m, determine el valor de X.



5. Una bala de 30 [g] se mueve con una rapidez de 100 [m/s]. Determinar la rapidezcon que debe moverse un hombre de 100 [Kg] para que tenga igual energía cinética que la bala.

6. El gráfico de la figura, representa el valor de la fuerza neta F que actúa sobre un cuerpo de masa 2 [Kg] en función del módulo del desplazamiento realizado por esta masa. En todo momento la fuerza es paralela al desplazamiento. Determinar:

a) Tipo de movimiento.
b) El valor de la aceleración delmóvil, en el intervalo de 8 [m] a 10 [m].
c) El trabajo realizado sobre el móvil hasta el octavo metro de recorrido.
d) La rapidez del móvil a los 10 [m] de recorrido, sabiendo que a los 8 [m] era de 12 [m/s].
e) El trabajo total realizado sobre el móvil, en los últimos 4 [m] de recorrido.
f) Interpretar el resultado obtenido en e), en función de la rapidez y energía cinética del cuerpo....