Laboratorio Ley De Newton

[pic] |ENERGÍA (I)
CONCEPTOS FUNDAMENTALES |IES La Magdalena.
Avilés. Asturias | |

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Donde:

W = Energía cinética transferida al cuerpo. Se le da el nombre de trabajo de la fuerza F.
F = Fuerza aplicada.
e = Espacio recorrido.
cos ( = Coseno del ángulo formado por la fuerza y la dirección del desplazamiento.

Ejemplo1

Determinar el tipo de energíadel cuerpo de la figura (m = 400 g) en el estado inicial, en el final y su velocidad después de recorrer 5 m. La fuerza F tiene un valor de 6 N.

Solución:

Determinamos la energía del cuerpo en el estado inicial, la energía transferida por las fuerzas que actúan y, aplicando la Ley de Conservación de la Energía, calculamos la energía en el estado final.

Estado inicial.El cuerpo tiene energía cinética:

Energía cinética transferida por la fuerza: WF = F . e = 6 N . 5 m = 30,0 J. (energía cinética dada)

Aplicando la Ley de Conservación de la Energía (LCE): E fin= Eini + W ; Efin = 1,8 J + 30,0 J = 31,8 J

En el punto final el cuerpo tendrá 31,8 J de energía será cinética. Por tanto:

Ejemplo 2

Realiza un balance de energíapara el cuerpo indicado en la figura (m = 1500 g). La fuerza indicada es la fuerza de rozamiento. Calcula la velocidad al final del recorrido:

Solución:

Estado inicial. El cuerpo tiene energía cinética:

Energía cinética transferida por la fuerza: W = - F.e = - 2 N .2 m = - 4,0 J (le quita energía cinética)

Aplicando la LCE : E fin= Eini + W ; Efin = 12,0 J– 4,0 J = 8,0 J

En el punto final tendrá 8,0 J de energía cinética. Por tanto:

Los 12,0 J de energía cinética iniciales están al final en forma de calor (4,0 J) y de energía cinética (8,0 J). La LCE se cumple. La energía no desaparece, sino que pasa de una forma a otra.

Ejemplo 3

El cuerpo de la figura tiene una masa de 1 kg. Realizar un balance de energía comentando lasvariaciones de energía que experimenta. F = 5 N ; FR = 2 N

Solución:

Estado inicial. El cuerpo tiene energía cinética:

Como actúan dos fuerzas calculamos la energía transferida por cada una de las fuerzas:

W F1= F . e = 5 N . 4 m = 20, 0 J. F da energía cinética al cuerpo.

WFR = - FR . e = - 2 N . 4 m = - 8, 0 J. FR quita energía cinética al cuerpo.Al final, la energía cinética transferida por las fuerzas actuantes es: W = (20,0 – 8,0) J = 12,0 J

Aplicando la LCE : E fin= Eini + W ; Efin = 2,0 J + 12,0 J = 14,0 J

En el punto final tendrá 14,0 J de energía cinética. Por tanto:

Podría haberse resuelto el problema de otra forma:

Reducimos las fuerzas actuantes a una única fuerza equivalente(resultante) que produzca el mismo efecto que F1 y F2 actuando a la vez. Una vez calculada esa fuerza se calcula el trabajo (energía transferida) por ella:

Fres = F + FR = 5 N - 2 N = 3 N;

Wre = Fres . s = 3 N . 4 m = 12 J . Se dan 12 J de energía cinética al cuerpo

Como se observa el resultado es idéntico al obtenido más arriba. Una demostración del enunciado que dice:El trabajo de la resultante de varias fuerzas es igual a la suma de los trabajos de dichas fuerzas.

Ejemplo 4

Un bloque de 1 kg que tiene inicilamente una velocidad de 3 m/s es empujado una distancia de 6 m. sobre un piso horizontal, mediante una fuerza de 8 N que forma, hacia abajo, un ángulo de 300 con la horizontal. El coeficiente de rozamiento entre el bloque y el planoes 0,30.

a) Realizar un balance de energía.
b) Calcular la velocidad del cuerpo al final del recorrido.

Solución:

Estado inicial. El cuerpo tiene energía cinética:

Calculamos la energía transferida por las dos fuerzas

W F= F . e cos ( = 8 N . 6 m. cos 30 0 = 41, 6 J. Da energía cinética al cuerpo.

WFR = - FR . e = - ( N e =...