Fisica laboratorio energia

TRABAJO Y ENERGIA
* OBJETIVO TEMATICO
Estudio del movimiento de un cuerpo usando conceptos de trabajo y energía
* OBJETIVO ESPECIFICO
Verificación experimental del teorema trabajo y energía
* FUNDAMENTO TEORICO
Se denomina trabajo infinitesimal, al producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento.

Donde Ft es la componente de la fuerza a lo largo deldesplazamiento, ds es el módulo del vector desplazamiento dr, y θ  el ángulo que forma el vector fuerza con el vector desplazamiento.
El trabajo total a lo largo de la trayectoria entre los puntos A y B es la suma de todos los trabajos infinitesimales

| Su significado geométrico es el área bajo la representación gráfica de la función que relaciona la componente tangencial de la fuerza Ft, y eldesplazamiento s. |
Cuando la fuerza es constante, el trabajo se obtiene multiplicando la componente de la fuerza a lo largo del desplazamiento por el desplazamiento.
W=Ft·s
CONSIDERACIONES IMPORTANTES
* Si la fuerza y el desplazamiento tienen el mismo sentido, el trabajo es positivo
* Si la fuerza y el desplazamiento tienen sentidos contrarios, el trabajo es negativo
* Si la fuerza esperpendicular al desplazamiento, el trabajo es nulo.
* ENERGIA CINETICA
Supongamos que F es la resultante de las fuerzas que actúan sobre una partícula de masa m. El trabajo de dicha fuerza es igual a la diferencia entre el valor final y el valor inicial de la energía cinética de la partícula.

En la primera línea hemos aplicado la segunda ley de Newton; la componente tangencial de la fuerzaes igual a la masa por la aceleración tangencial.
En la segunda línea, la aceleración tangencial at es igual a la derivada del módulo de la velocidad, y el cociente entre el desplazamiento dsy el tiempo dt que tarda en desplazarse es igual a la velocidad v del móvil.
Se define energía cinética como la expresión

El teorema del trabajo-energía indica que el trabajo de la resultante de lasfuerzas que actúa sobre una partícula modifica su energía cinética.

* ENERGIA POTENCIAL
En fuerza es conservativa cuando el trabajo de dicha fuerza es igual a la diferencia entre los valores inicial y final de una función que solo depende de las coordenadas. A dicha función se le denomina energía potencial.

El trabajo de una fuerza conservativa no depende del camino seguido para ir del punto Aal punto B.
El trabajo de una fuerza conservativa a lo largo de un camino cerrado es cero.

* EL PESO ES UNA FUERZA CONSERVATIVA
Calculemos el trabajo de la fuerza peso F=-mgj cuando el cuerpo se desplaza desde la posición A cuya ordenada es yA hasta la posición B cuya ordenada es yB.

La energía potencial Ep correspondiente a la fuerza conservativa peso tiene la forma funcionalDonde c es una constante aditiva que nos permite establecer el nivel cero de la energía potencial.
* ENERGIA POTENCIAL ELASTICA
Como vemos en la figura cuando un muelle se deforma x, ejerce una fuerza sobre la partícula proporcional a la deformación x y de signo contraria a ésta.
| Para x>0, F=-kxPara x<0, F=kx |
El trabajo de esta fuerza es, cuando la partícula se desplaza desde laposición xA a la posición xB es

La función energía potencial Ep correspondiente a la fuerza conservativa F vale

El nivel cero de energía potencial se establece del siguiente modo: cuando la deformación es cero x=0, el valor de la energía potencial se toma cero, Ep=0, de modo que la constante aditiva vale c=0.

* CONSERVACION DE LA ENERGIA
Si solamente una fuerza conservativa F actúasobre una partícula, el trabajo de dicha fuerza es igual a la diferencia entre el valor inicial y final de la energía potencial

Como hemos visto en el apartado anterior, el trabajo de la resultante de las fuerzas que actúa sobre la partícula es igual a la diferencia entre el valor final e inicial de la energía cinética.

Igualando ambos trabajos, obtenemos la expresión del principio de...