Trabajo energia y potencia

Introducción

El concepto común que se tiene de trabajo es muy diferente al concepto del trabajo mecánico, esto es, no coincide con el significado físico de esta palabra. Es corriente escuchar a una persona decir:“he realizado mucho trabajo”; pero desde el punto de vista físico, pueda que no haya realizado ningún trabajo.

Además el presente trabajo de ciencias físicas conoceremos sobre loque es el trabajo, energía, y potencia y para esto desarrollaremos sus definiciones, conceptos, formulas, conoceremos sus unidades de medición y además resolveremos problemas de aplicación para cada uno de estos términos.

Trabajo

* Definición:
Es el producto de una fuerza aplicada sobre un cuerpo y del desplazamiento del cuerpo en la dirección de esta fuerza. Mientras se realiza trabajosobre el cuerpo, se produce una transferencia de energía al mismo, por lo que puede decirse que el trabajo es energía en movimiento.

* Unidades:
La unidad de trabajo en el Sistema Internacional de Unidades es el Joule, que se define como el trabajo realizado por una fuerza de 1 newton a lo largo de un metro. Ergio, equivale a la aplicación de 3 la fuerza de una dina a una distancia de uncentímetro.
Joule = J
Ergio = Erg

* Formulas:
W=F .∆r W = F. ∆r cos α

* Ejemplos:

* Una fuerza de 3N actúa a lo largo de una distancia de 12m en dirección y sentido de la fuerza. Encuéntrese el trabajo realizado.
F
∆r
Datos:
* F = 3N W = F . ∆r
* ∆r = 12m W = (3N)(12m)
W = 36 J

* ¿Qué trabajo realiza un hombre para elevar una bolsa de 70 kgf a unaaltura de 2,5 m?
h = 2.5 m
m = 70 kgf

L = F × d W = 175 kgf.m × 9,807 J/kgf.m
L = 70 kgf × 2,5 m
L = 175 kgf.m W = 1716,225 J

* Trabajo positivo:
Si 0º < α < 90º, entonces W será positivo, así:

* Una caja de 40 kg se arrastra 30 m por un piso horizontal, aplicando una fuerza constante F= 100 N ejercida por unapersona. Tal fuerza actúa en un ángulo de 60º. El piso ejerce una fuerza de fricción o de roce Fr = 20 N. Calcular el trabajo neto efectuado sobre la caja

Datos:

* m = 40 kg W= (F)( ∆r)(cos α)= (100 N)(30 m)cos60º
* ∆r = 30 m
* Fr
F
α
∆r
F = 100 N W = 1500 J
* α = 60 º
* Fr = 20 N

* Trabajo nulo:
Si α =90º, entonces W =0, así:

* En el problema anteriorel trabajo efectuado por el peso mg:

Datos:

* m = 40 kg W= (F)(d)(Cos α)
* ∆r = 30 m W=(mg)(d)(Cos α)
* F = 100 N W=(4oKg x 9.8m/s2 )(0m)(Cos90º)
* α = 60 º
* Fr = 20 N W= 0J

mg
N
Fr
F
α
∆r

El trabajo efectuado por el peso mg y la normal N es cero, porque son perpendiculares al desplazamiento.

* Trabajo negativo:
Si 90º < α ≤ 180º, entonces W seránegativo:

* En el problema anterior el trabajo efectuado por la fricción:

Datos:
Fr
F
α
∆r

* m = 40 kg Wr = Frxcos180º
* ∆r = 30 m Wr = (20 N)(30 m)(-1)
* F = 100 N
* α = 60 º Wr = -600 J
* Fr = 20 N

Energía
* Definición:
Es todo aquello que puede realizar un trabajo. Si un objeto tiene energía quiere decir que es capaz de ejercer una fuerza sobreotro objeto para realizar un trajo sobre él y si realizáramos una trabajo sobre un objeto, le proporcionamos a éste una cantidad de energía igual al trabajo realizado.

* Unidades:
Las unidades de la energía en el Sistema Internacional de Unidades son las mismas que el trabajo, es decir el Joule, que se define como el trabajo realizado por una fuerza de 1 newton a lo largo de un metro. Y elErgio, equivale a la aplicación de 3 la fuerza de una dina a una distancia de un centímetro.
Joule = J Ergio = Erg
* Tipos de energía:
* Energía Cinética:
Es la parte de la energía mecánica de un cuerpo y corresponde al trabajo o las transformaciones que un cuerpo puede producir, debido a su movimiento, es decir, todos los cuerpos en movimiento tienen energía cinética,...