Teorico

Trabajo y energía:

El trabajo mecánico de una fuerza es una magnitud escalar que se calcula de la siguiente forma:
[pic]. Siendo [pic] el ángulo formado entre el desplazamiento ([pic] y la fuerza a la cual queremos calcularle el trabajo.

Las unidades de W son: [pic]

a. [pic]

Aplicamos la ecuación [pic], como cos 0°=1, tenemos que cuando la fuerza tiene igual dirección ysentido que el desplazamiento, el trabajo se calcula: [pic] y es máximo.

b. [pic]

Aplicamos la ecuación [pic], como cos 90°=0, tenemos que cuando la fuerza es perpendicular al desplazamiento el trabajo se calcula:[pic]

Las fuerzas perpendiculares al desplazamiento no realizan trabajo.

c. [pic]

Aplicamos la ecuación [pic], como cos 180°= -1, tenemos que la fuerza tieneigual dirección y sentido opuesto al desplazamiento, el trabajo se calcula: [pic]

Cuando la fuerza es colineal con el desplazamiento y de sentido contrario, el trabajo mecánico de dicha fuerza es negativo.

Ejemplo:

Sobre un carro de 10kg se aplica una fuerza [pic] formando un ángulo [pic] con la horizontal. Mientras se aplica la fuerza el carro se desplaza una distanciade 6,0m. El módulo de la [pic]
a) Calcular el W de cada una de las fuerzas que actúan sobre el carro.
b) Calcular el trabajo Neto sobre el carro.
Resolución:

a) En el dibujo de la figura están representadas todas las fuerzas que actúan sobre el carro ([pic], [pic] y el vector desplazamiento ([pic]).
Sobre él están aplicadas cuatro fuerzas. Dos de ellas sonperpendiculares al desplazamiento ([pic]) por lo que ya sabemos que su trabajo es por lo tanto [pic] y [pic].
Solo tenemos que calcular los trabajos de [pic].

El trabajo de la fuerza [pic] se calcula:

[pic]

La fuerza de rozamiento por tener sentido contrario al desplazamiento forma un ángulo de de 180° con él, por lo que su trabajo mecánico secalcula:

[pic]

b) El Trabajo Neto lo podemos obtener de dos formas diferentes:
1. Sumando todos los trabajos realizados sobre el cuerpo.
2. Determinando la Fuerza Neta y calculando su trabajo.

Utilizando el primer método se tiene entonces:
[pic]
[pic]
Verificar por el método 2 que el resultado es el mismo. Sugerencia: descomponer la fuerza en unacomponente horizontal y otra vertical.
La suma de todos los trabajos realizados sobre un cuerpo, es igual al trabajo realizado por la Fuerza Neta

Energía:

La energía está presente en el universo en varias formas, incluida la energía mecánica, electromagnética, química, térmica y nuclear. Además, una forma de energía puede convertirse en otra. Por ejemplo cuando un motoreléctrico se conecta a una batería, la energía química se transforma en energía eléctrica, la cual lego se transforma en mecánica.

Cuando la energía cambia de una forma a otra su cantidad permanece constante. La conservación de la energía señala que aunque la forma de energía pueda cambiar, si un objeto (o sistema) pierde energía, la misma cantidad de energía aparece en otro objeto (o en losalrededores).

Sistema:

Denominamos sistema, a la porción de espacio que aislamos de su entorno para simplificar su estudio y llamaremos ambiente a todo lo que está incluido en el sistema, pero que puede o no interactuar con él.

Cuando analizamos un fenómeno físico, nuestro estudio está centrado en una porción del espacio donde se encuentran él o los objetos que deseamosestudiar. Generalmente es útil aislar (imaginariamente) esta porción de espacio y solo considerar las interacciones entre nuestra porción y el resto del espacio que lo rodea.

Dentro de la energía mecánica tenemos una subdivisión: energía cinética y energía potencial.

Energía Cinética

Es la propiedad que tiene un cuerpo en movimiento de producir efectos sobre otros cuerpos que...