Trabajo, Energia Y Calor

UNITAT 5

TREBALL , ENERGIA i CALOR

TREBALL : W
En física , treball no significa el mateix que en la vida quotidiana. Segons la física , es treballa més jugant a futbol que estudiant .

a)

Si la força és constant :

És un producte escalar entre la força aplicada sobre el cos i el desplaçament que experimenta aquest cos:
  W F  r  F .r cos 

Si   0 el b)

W=0

Si laforça és variable :

 Cal dividir el trajecte en trossos ben petits dr de manera que dins de cada un es pugui considerar la força constant.   El treball dins de cada desplaçament serà : dw  F  dr La suma de tots aquells treballs infinitesimals serà el treball total W, des del punt A fins al punt B,

  W   dw   F  dr
B B A A

F constant

F variable

En tots dos casos eltreball és igual a l´`area del gràfic F-x Unitats de W en SI és el Joule ( J)

c) Treball en contra d’una força elàstica. Quan estirem o comprimim una molla , cal fer una força variable igual i de sentit contrari a la força elàstica o sigui : F  k.x
F  Kx

El treball per un allargament a serà :

W   k xdx 
0

a

1 2 ka 2

W = àrea

POTÈNCIA
P W  F .v t

La unitat de potènciaen el SI és el watt, W . També se sol fer servir el Kw i el CV ( cavall de vapor, 1 CV = 735 W )

ENERGIA
És la capacitat que té un cos per produir un treball. Es mesura en Joules (J).

ENERGIA CINÈTICA
És l’energia que té un cos pel fet d’estar en moviment. Es mesura en Joules (J)

Ec 

1 2 mv 2

TEOREMA DEL TREBALL I L’ENERGIA
El treball realitzat sobre un cos és igual a lavariació d’energia cinètica que aquest cos experimenta.
W  E  Ec  final  Ec inicial

FORCES CONSERVATIVES
Una força és conservativa quan el treball que realitza per desplaçar un cos d’un punt A a un punt B només depèn de les posicions inicial i final i no del camí seguit. Són forces conservatives : el pes , la força electrostàtica i la força elàstica. .

. Una força és conservativa quan eltreball fet en contra seu es pot recuperar. Una força és no conservativa quan el treball fet en contra seu no pot ser recuperat.

El treball fet per allargar la molla es recupera quan es tanca la porta.

El treball fet per doblegar el filferro no es pot recuperar.

La força de fregament és una força no conservativa.

El treball d’ una força no conservativa depèn del camí seguit.ENERGIA POTENCIAL
És una magnitud associada a una força conservativa. Es mesura en Joules (SI) A cada tipus de força conservativa hi correspon un tipus d’energia potencial. En cada cas el treball fet per una força exterior al sistema en contra de la força conservativa és igual a l’ increment de la corresponent energia potencial.
Wext  E p Wsistema  E p

a) Energia potencial gravitatòria :associada al pes.
Wext  E p  mgh

Si assignem el valor zero a l’energia potencial inicial :
E p  mgh

Aquesta expressió només és vàlida per a altures petites en que la força pes és constant. b) Energia potencial elàstica : associada a la força elàstica d’una molla.

Wext  E p 

1 2 Kx 2

Si assignem a la molla sense deformar l’energia potencial zero:

Ep 

1 2 Kx 2

CALOR ITEMPERATURA CALOR
Calor és una forma d’energia que es transmet d’un sistema a un altre quan existeix una diferència de temperatura entre aquests dos sistemes. “ calor és energia en transit “ La transferència d’energia ( calor ) s’atura quan s’arriba a l’equilibri tèrmic La calor es mesura amb el calorímetre. AL ser la calor una forma d'energia, la seva unitat en el SI serà el Joule. Tambés’utilitza la caloria ( sistema pràctic )

Una caloria és la quantitat de calor necessari per augmentar en 1ºC la temperatura de 1 g d’aigua.

1 cal = 4,18 J La caloria de vegades es confon amb la quilocaloria que s’utilitza per mesurar el contingut energètic dels aliments. Tota fricció va acompanyada d’una producció de calor. A mitjan del segle passat Joule va demostrar que el calor era una forma...