Trabajo Y Energia

TRABAJO Y ENERGIA


El trabajo es el producto escalar de la fuerza (vector) por el desplazamiento (vector). Al ser un producto escalar, el trabajo también es una magnitud escalar, siendo igual al producto de los módulos de ambos vectores por el coseno del ángulo que forman.

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Si la fuerza es constante, calculamos el trabajo como:

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Problema. Calcular el trabajo de unafuerza constante de 12 N, cuyo punto de aplicación se traslada 7 m, si el ángulo entre las direcciones de la fuerza y del desplazamiento son 0º, 60º, 90º,135º, 180º.

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• Si la fuerza y el desplazamiento tienen el mismo sentido, el trabajo es positivo
• Si la fuerza y el desplazamiento tienen sentidos contrarios, el trabajo es negativo
• Si la fuerza es perpendicular al desplazamiento, eltrabajo es nulo.



 Unidad de trabajo

En el Sistema Internacional de Medidas, la unidad del trabajo es el Joule y se calcula como:
1 Joule = 1 Newton x 1 Metro.

La energía se define como la capacidad de producir trabajo, por lo tanto también se mide en Joule. Un Joule de energía puede producir un Joule de trabajo. Existen distintos tipos de energía tales como la eléctrica, nuclear,química, mecánica, etc.


Energía mecánica

La energía mecánica es la suma de la energía potencial y la energía cinética de un cuerpo. A su vez la energía potencial suele considerarse formada por la suma de la energía potencial gravitatoria y potencial elástica. Por lo tanto la energía mecánica la podemos definir como:
Emec=Ep+Ec
Emec=Epg+Epe+Ec

Emec = Energía mecánica
Ep = Energía potencialEc = Energía cinética
Epg = Energía potencial gravitatoria
Epe = Energía potencial elástica

La energía potencial es aquella que tiene un cuerpo debido a su posición en un determinado momento. Por ejemplo un cuerpo que se encuentra a una cierta altura puede caer y provocar un trabajo o un resorte comprimido o estirado puede mover un cuerpo también produciendo trabajo.
La energía potencial laconsideramos como la suma de las energías potencial gravitatoria y potencial elástica, por lo tanto:
Ep = Epg + Epe


Energía potencial gravitatoria (Epg)

Es la que tienen los cuerpos debido a la gravedad de la tierra. Se calcula multiplicando el peso por la altura. Se suele considerar que a una altura cero la Epg es cero, por lo tanto se calcula como:
Epg = P h
Epg = m g h

P     =   Peso
h     =    Altura
m    =    Masa
g     =    Aceleración de la gravedad
Epg =    Energía potencial gravitatoria

Energía potencial elástica (Epe) Es la energía acumulada en un cuerpo elástico tal como un resorte. Se calcula como:
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K = Constante del resorte
Δx = Desplazamiento desde la posición normal
Epe = Energía potencial elástica

Energía cinética

Es la energía que tieneun cuerpo debido a su velocidad. Se calcula como:
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m = Masa del cuerpo
v = Velocidad a la que se desplaza
Ec = Energía cinética
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Relación entre el trabajo y la energía:
Toda fuerza efectiva aplicada a una partícula trae como consecuencia una variación en la energía cinética de la partícula. El trabajo de la fuerza efectiva está relacionado con la variación de la energíacinética.
El trabajo realizado por la fuerza [pic] desde el instante inicial hasta el instante final está relacionado con un cambio en la energía cinética de la partícula mediante la expresión:
W = Ec - EcO
Donde: W = trabajo efectuado por a fuerza [pic] .
[pic]Energía cinética inicial de la partícula
[pic]Energía cinética final de la partícula
El trabajo realizado por la fuerza [pic] es, enconsecuencia una medida de la variación de la energía cinética.
Por tanto, es claro que el trabajo será también energía.
El trabajo W se relaciona con la variación de la energía potencial como:
W = m g hO – mg h
W = EpO – Ep

Potencia: se define potencia al cociente entre el trabajo y el tiempo durante el cual se ha realizado el trabajo. Simbólicamente,
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PROBLEMAS

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