trabajo y energia

TRABAJO Y ENERGÍA

1.- Trabajo mecánico
2.- Potencia.
3.- Energía. Clases
4.- Energía cinética.
5.- Energía potencial gravitatoria.
6.- Energía mecánica. Principio de conservación.


1.- TRABAJO MECÁNICO.

En el lenguaje coloquial, la palabra trabajo alude a actividades que suponen algún tipo de esfuerzo. En cambio, en el lenguaje científico, el trabajo es una magnitud cuyo significado nosiempre coincide con el habitual.













En el caso particular que la fuerza tenga la misma dirección que el desplazamiento:

resulta: W(F) = F .X . cos 0º = F .X . 1 = F .X

Esta expresión sirve para definir la unidad de trabajo (y de energía) en el S.I.

julio (J): 1 J = 1 N. 1 m

“ Un julio es el trabajo realizado por una fuerza de1 Newton que aplicada a un cuerpo desplaza su punto de aplicación, en su misma dirección y sentido, una distancia de 1 m”.

Si descomponemos la fuerza F en dos componentes, una en la dirección del desplazamiento y otra perpendicular al mismo, se llega a una importante conclusión:

F1 FEl trabajo realizado por F será la suma de los trabajos
realizados por F1 y F2
F2 W(F) = W(F1) + W(F2)
como el ángulo que forma F1 con la dirección del desplazamiento es 90º, cuyo coseno es 0 , el trabajo realizado por F1 escero, por lo que:

W(F) = W(F1) + W(F2) = 0 + W(F2) = W(F2)

Es decir, para calcular el trabajo solo influye la fuerza F2 que actúa en la misma dirección del desplazamiento; de modo que “si una fuerza no tiene la misma dirección que el desplazamiento que produce, el trabajo se hallacon la componente de la fuerza en esa dirección”.

Diferencia entre trabajo y esfuerzo. Como acabamos de comprobar, para que exista trabajo, el cuerpo tiene que desplazarse y en una dirección que no sea perpendicular a la dirección de la fuerza aplicada.

Si empujas un armario y no consigues moverlo, no realizarás trabajo por mucho que te canses y sudes. Habrás realizado un esfuerzo, estarássudando y tus músculos cansados, pero desde el punto de la Física no has realizado trabajo.

A.1.- Indica si las siguientes actividades representan un trabajo físico:
a) Sujetar una maleta mientras llega el autobús.
b) Levantar una caja desde el suelo y colocarla en una estantería.
c) Estudiar una lección sentado en tu silla.

A.2.- Una fuerza F = 2,5 N actúa sobre un cuerpo en la misma dirección yel mismo sentido que el desplazamiento de 10 m. ¿Cuál es el trabajo realizado por F?.

A.3.- ¿En qué situación puede resultar el trabajo negativo?

A.4.- Dos personas están tirando de una caja de 120 N de peso, que se encuentra entre los dos, con unas fuerzas horizontales de sentido contrario, de 50 N y 25 N, respectivamente.
a) Dibuja todas las fuerzas que están actuando sobre la caja.
b) Si lacaja se desplaza 25 m hacia la persona que realiza la fuerza de 50 N, calcula el trabajo realizado por cada persona, el trabajo realizado por la fuerza peso y el trabajo de la fuerza resultante.

A.5.- ¿Qué trabajo realiza la fuerza centrípeta que ejerce la Tierra sobre la Luna?



2.- POTENCIA.

Un operario y una grúa que desplazan un mismo cuerpo hasta la misma altura, realizan igual trabajo,pero con diferente rapidez. Para caracterizar esta propiedad se introduce el concepto de potencia:




En el S.I. la unidad de potencia es el vatio (W); corresponde al trabajo de 1 J realizado en 1 s.

Otra unidad de potencia es el caballo de vapor (CV): 1 CV = 735 W
A.6.- El motor de un ascensor realiza un trabajo de 90.000 J en 12 s. Expresa su potencia en vatios y caballos de vapor....