Fisica 1

Trabajo y energía
Dinámica |

Trabajo y energía Trabajo y energía El péndulo simple El muelle elástico (I) El muelle elástico (II) El muelle elástico (III) Partícula unida a una goma Trabajo y energía (el bucle) El péndulocónico Equilibrio y estabilidad (I) Equilibrio y estabilidad (II) Equilibrio y estabilidad (III) Equilibrio y estabilidad (IV) Movimiento sobre una cicloide (I) Movimiento sobre cúpula semiesféricaMovimiento sobre sup. semicircular Carrera de dos esquiadores Movimiento sobre una cicloide (II) Movimiento sobre una parábola | | |
| | Concepto de trabajoSe denomina trabajo infinitesimal, al producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento.Donde Ft es la componente de la fuerzaa lo largo del desplazamiento, ds es el módulo del vector desplazamiento dr, y   el ángulo que forma el vector fuerza con el vector desplazamiento.El trabajo total a lo largo de la trayectoria entre los puntos A y B es la suma de todos los trabajos infinitesimales | Su significado geométrico es el área bajo la representación gráfica de la función que relaciona la componente tangencial de lafuerza Ft, y el desplazamiento s. |
Ejemplo: Calcular el trabajo necesario para estirar un muelle 5 cm, si la constante del muelle es 1000 N/m.La fuerza necesaria para deformar un muelle es F=1000·x N, donde x es la deformación. El trabajo de esta fuerza se calcula mediante la integral | El área del triángulo de la figura es (0.05·50)/2=1.25 J |
Cuando la fuerza es constante, el trabajo se obtienemultiplicando la componente de la fuerza a lo largo del desplazamiento por el desplazamiento.W=Ft·sEjemplo:Calcular el trabajo de una fuerza 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. * Si la fuerza y el desplazamiento tienen el mismo sentido, el trabajo es positivo * Si lafuerza y el desplazamiento tienen sentidos contrarios, el trabajo es negativo * Si la fuerza es perpendicular al desplazamiento, el trabajo es nulo. Concepto de energía cinéticaSupongamos que F es la resultante de las fuerzas que actúan sobre una partícula de masa m. El trabajo de dicha fuerza es igual a la diferencia entre el valor final y el valor inicial de la energía cinética de la partícula.Enla primera línea hemos aplicado la segunda ley de Newton; la componente tangencial de la fuerza es igual a la masa por la aceleración tangencial.En la segunda línea, la aceleración tangencial at es igual a la derivada del módulo de la velocidad, y el cociente entre el desplazamiento ds y el tiempo dt que tarda en desplazarse es igual a la velocidad v del móvil.Se define energía cinética como laexpresiónEl teorema del trabajo-energía indica que el trabajo de la resultante de las fuerzas que actúa sobre una partícula modifica su energía cinética.Ejemplo: Hallar la velocidad con la que sale una bala después de atravesar una tabla de 7 cm de espesor y que opone una resistencia constante de F=1800 N. La velocidad inicial de la bala es de 450 m/s y su masa es de 15 g.El trabajo realizado porla fuerza F es -1800·0.07=-126 J | La velocidad final v es |
 Fuerza conservativa. Energía potencialUn fuerza es conservativa cuando el trabajo de dicha fuerza es igual a la diferencia entre los valores inicial y final de una función que solo depende de las coordenadas. A dicha función se le denomina energía potencial.El trabajo de una fuerza conservativa no depende del camino seguido para ir...