Informe de trabajo y energia (fisica 1)

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TRABAJO Y ENERGÍA
1. OBJETIVOS:
* Verificar el teorema trabajo-energía cinética.
* Determinar experimentalmente la gráfica del comportamiento de la fuerza de un resorte en función de su deformación.
* Comprender el principio de conservación de la energía.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO:
2.1. Trabajo y energía.
Se denomina trabajo infinitesimal realizado por una fuerza sobre unapartícula que experimenta un desplazamiento elemental, al producto escalar de la fuerza por el desplazamiento.

Obsérvese el carácter escalar del trabajo cuyas dimensiones son ML2T-2 siendo el Julio la unidad en el S.I.
Si pretendemos calcular el trabajo finito entre dos posiciones (A y B) habríamos de integrar la expresión (1.1)
| Si pretendemos calcular el trabajo finito entre dos posiciones (Ay B) habríamos de integrar la expresión (1.1) quedándonos: A y B, límites de integración (posiciones de la partícula); C, línea de ciculación (trayectoria). |
En general el trabajo realizado sobre una partícula depende de la fuerza que lo realiza, de las posiciones inicial y final y de la trayectoria seguida por la partícula .
En el caso particular de una fuerza constante que coincide endirección y sentido con el desplazamiento:

Quedándonos la expresión particular para el trabajo aprendida en cursos anteriores..
Se define potencia instantánea a la variación con el tiempo del trabajo... P=dT/dt, P=Fdr/dt, P=Fv; la potencia media se obtendría multiplicando la fuerza escalarmente por el incremento de la velocidad. La ecuación de dimensiones de la potencia es ML2T-3 y su unidad en elS.I. el watio; otras unidades utilizadas son el caballo de vapor (CV=735 w) y el caballo de vapor inglés (HP=746w).
2.2. Teorema del trabajo y de la energía cinética
Sea F la fuerza neta aplicada a una partícula que se mueve a través de una trayectoria C entre las posiciones A y B...
|
Sabemos que: | |
Al ser F la fuerza neta (Newton; F=ma,F=mdv/dt),sustituyendo nos queda:

| Eltrabajo total realizado sobre una partícula que se desplaza entre dos posiciones A y B a través de C coincide con la variación de la energía cinética de la partícula entre ambas posiciones. |
2.3. Fuerzas conservativas. Energía potencial
Existe un tipo especial de fuerzas cuyo trabajo realizado a través de cualquier trayectoria que una dos posiciones de la partícula es siempre elmismo...(independencia de la trayectoria).

A las fuerzas con estas características se les denomina fuerzas conservativas, que como vemos realizan un trabajo nulo si la partícula se desplaza a través de una linea cerrada.
Como ejemplo de estas fuerzas vamos a presentar la fuerza gravitatoria en las proximidades de la superficie terrestre (P=mg) y la fuerza recuperadora de un resorte (Hooke), que para mayorsimplicidad nos ocuparemos sólo de las deformaciones unidimensionales y elegiremos el origen de nuestro sistema de referencia en el punto de equilibrio del resorte (F=-Kxi)...

Si nos fijamos en las expresiones obtenidas en ambos casos para el trabajo observaremos que éste puede escribirse como la diferencia de una magnitud tomada en dos situaciones diferentes.

Es decir, el trabajo realizado por estetipo de fuerzas también puede expresarse como la variación de una magnitud cambiada de signo. A esta magnitud se le denomina energía potencial y nosotros la representaremos por U.
Resumiendo, diremos, el trabajo realizado por los campos de fuerza conservativos sobre una partícula que se mueve en el interior de ellos entre dos posiciones (A y B) es igual a la variación de la energía potencial,asociada a estos campos, cambiada de signo.
Energía potencial
El siguiente paso podría ser el de plantearnos el cálculo del trabajo conocidas las energías potenciales de la partícula en dos posiciones del campo. Para conocer la energía potencial asociada a una partícula en el interior de un campo conservativo hemos de elegir un lugar del campo -región, espacio perturbado...- donde hagamos la...
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