Fisica

Desarrollo del tema 3.3. Principio de energía y trabajo.

El trabajo es una magnitud escalar producido sólo cuando una fuerza mueve un cuerpo en su misma dirección. Su valor se calcula multiplicando la magnitud de la componente de la fuerza localizada en la misma dirección en que se efectúa el movimiento del cuerpo, por el desplazamiento que éste realiza.

T = Fd cos θ.Donde T = trabajo realizado en N.m = joule = J
F cos θ = Componente de la fuerza en la dirección del movimiento en Newtons (N).
d = desplazamiento en metros (m).

Si la fuerza que mueve el cuerpo se encuentra totalmente en la misma dirección en que se efectúa el desplazamiento, el ángulo θ es igual a cero o 90° ya que el coseno de 0 ó 90° es igual a 1, donde eltrabajo será igual a:

T = Fd
Se realiza un trabajo de un joule (1 J) cuando al aplicar una fuerza de un newton a un cuerpo, este se desplaza un metro. De donde:
1 J = N.m
Resolución de problemas de trabajo mecánico.

1.- Una persona levanta una silla cuyo peso es de 49 Newtons hasta una altura de 0.75 metros. ¿Qué trabajo realiza?

DatosFórmula Sustitución.

P = F = 49 N T = Fd T = 49 N x 0.75 m.
d = h = 0.75 m T = 36.75 N.m
T = T = 36.75 Joules

2.- Determinar el trabajo realizado al desplazar un bloque 3 metros sobre una superficie horizontal, si se desprecia la fricción y la fuerza aplicada es de 25 Newtons.

Datos Fórmula Sustitución

T = T = FdT = 25 N x 3 m
d = 3 m T = 75 N.m
F = 25 N T = 75 N.m

3.- ¿Qué peso tendrá un cuerpo si al levantarlo a una altura de 1.5 metros se realiza un trabajo de 88.2 Joules?.

Datos Fórmula Sustitución

P = F F = T/d F = 88.2 N.m
h = d = 1.5 m 1.5 m
T = 88.2 J F = 58.8 N
= 88.2 N.m4.- Un ladrillo tiene una masa de 1 kg, ¿a qué distancia se levantó del suelo si se realizó un trabajo de 19.6 Joules?.

Datos Fórmulas Sustitución

m = 1 kg P = mg P = 1 kg x 9.8 m/seg2.
g = 9.8 m/seg2. d = T/F P = F= 9.8 kgm/seg2.
T = 19.6 J F = 9.8 Newtons
19.6 N.m d = 19.6 N.m
d = h= 9.8 N
P = F d =2 metros

5.- Un bloque cuya masa es de 3 kg es jalado por una fuerza de 45 Newtons con un ángulo de 30° respecto a la horizontal, desplazándolo 5 metros. Calcular el trabajo realizado para mover el bloque.

Datos Fórmula Sustitución

F = 45 N T = Fd cos θ T = 45 N x 5 m x cos 30°
θ = 30° T = 45 N x 5 m x 0.8660
d = 5 m T = 194.85N.m
T = T = 194.85 Joules

Energía Potencial y Cinética

Encontrar una definición precisa para la energía no es algo sencillo, sin embargo podemos decir:
La energía es una propiedad que caracteriza la interacción de los componentes de un sistema físico que tiene la capacidad de realizar un trabajo. Es importante señalar que la energía de diferentesformas, sin embargo, no se crea de la nada, ya que cuando hablamos de producir energía, en realidad nos referimos a sus transformación de una energía a otra, ya que la energía no se crea ni se destruye sólo se transforma. En conclusión: un cuerpo tiene energía si es capaz de interaccionar con el sistema del cual forma parte, para realizar un trabajo. La unidad de energía en el Sistema internacional esel Joule (J).
Dos de los principales tipos de energía son la energía potencial y energía cinética.
Energía Potencial. Cuando levantamos un cuerpo cualquiera, a una cierta altura (h), debemos efectuar un trabajo igual al producto de la fuerza aplicada por la altura a la que fue desplazado. Este trabajo se convierte en energía potencial gravitacional, llamada así pues su origen...