Trabajo y energia

Contenido

* Potencia

* Fuerza conservativa

* Fuerza no conservativa

* Energía mecánica

* Oscilaciones armónicas

Introducción

En este trabajo se hablara acerca de algunos conceptos manejados en física. Tomando en cuenta su definición, así como las formulas que podemos llegar a utilizar para cada determinado caso que se nos presente. Teniendo en cuenta esohablamos acerca de algunos ejemplos y como resolverlos.
Algunos de los conceptos k mencionaremos son la potencia, las fuerzas conservativas y no conservativas, la energía mecánica y las oscilaciones armónicas. Dentro de lo que comprende las fuerzas conservativas y no conservativas también se incluyo los conceptos de energía potencial gravitatoria y energía potencial elástica para que al momento dehacer mención de ellas se logre tener un concepto más claro.

Potencia

La potencia nos indica la rapidez con que se realiza un trabajo. Un aparato que permite realizar y aprovechar trabajo, es más potente que otra si tarda menos tiempo en realizar un mismo trabajo. La relación entre potencia, trabajo realizado y tiempo invertido se puede expresar de la siguiente forma:P= Wt P= Wt=F*dt=F*v

Donde; P = potencia (w)
W = trabajo (J)
t = tiempo (s)
F = Fuerza (N)
v = velocidad (m/s)

La unidad de la potencia en el SI es el vatio (W), que se define como la potencia necesaria para realizar un trabajo de un julio en un segundo. El vatio es una unidad mu pequeña; por eso, confrecuencia s e utiliza un múltiplo, el kilovatio (Kw), que equivale a 1000 W.

Ejemplo:
Calcule la potencia que requiere un automóvil de 1.200 kg para las siguientes situaciones:
a) El automóvil sube una pendiente de 8º a una velocidad constante de 12 m/s.
b) El automóvil acelera de 14 m/s a 18 m/s en 10 s para adelantar otro vehículo, en una carretera horizontal. Suponga que la fuerza de roce ofuerza de retardo es constante e igual a Fr = 500 N.

F denota la fuerza que impulsa al auto.
SOLUCION.
a) A velocidad constante la aceleración es cero, de modo que podemos escribir:
F=Fr+(m*g)senα
F=500N+1200Kg*9.81ms2*sen8º=2.137N
Usando P=F*v, resulta P=2.137N*12ms=25644 w
b) La aceleración es 18ms-14ms10s =0.4ms2
Por 2ª ley de Newton, la resultante de las fuerzas externas debeser igual a m*a, masa por aceleración.
F-Fr=m*a
F=1200Kg*0.4ms2+500N=980N
La potencia requerida para alcanzar los 18 m/s y adelantar es
P=F*v=980N*18ms=17.640 w

Fuerzas conservativas y no conservativas

Energía potencial

Hay dos tipos de energía potencial. Una es la potencial gravitatoria, que tiene que ver con la altura a la que está un objeto. La otra es la potencial elástica, quetiene que ver con la distancia que está comprimido o estirado un resorte.

Energía potencial gravitatoria

Si dejamos caer un objeto desde cierta altura, su velocidad inicial será 0, pero al tocar el piso tendrá una velocidad final. La fuerza peso fue lo que le dio energía al cuerpo, por lo tanto

Energía potencial elástica

Un resorte que está comprimido también tiene energía almacenada. Alsoltarlo se descomprime y le entrega toda esa energía al cuerpo. Esto hace que el objeto adquiera una velocidad. Para calcular la energía potencial elástica acumulada en un resorte se utiliza:

Fuerzas conservativas

Una fuerza es conservativa si hace que la energía mecánica del sistema no cambie mientras ella actúa. O sea, una fuerza conservativa hace que la energía mecánica se conserve. Esdecir, yo tengo un sistema con una determinada energía mecánica inicial.
Digamos 100 Joules. Ahora hago que actúe la fuerza. Si cuando la fuerza dejó de actuar, la Emec del sistema es otra vez 100 Joules, digo que esta fuerza es una fuerza conservativa.

Ejemplo:
Fuerza conservativa: peso

Supongamos que tengo un cuerpo que está a 2 m de altura.

Inicialmente su energía potencial vale m...