Geotermodinamica
Páginas: 98 (24484 palabras)
Publicado: 4 de febrero de 2013
TRABAJO Y ENERGÍA CINÉTICA
Según la tercera ley de Newton, la jabalina ejerce sobre la atleta tanta fuerza como la atleta ejerce sobre la jabalina. ¿Sería correcto decir que la jabalina efectúa trabajo sobre la atleta!
Cuando una atleta lanza la jabalina en una competencia de atletismo, efectúa trabajo sobre la jabalina: es decir, ejerce una fuer/a a lo largo de una distancia. El resultadoes que la jabalina adquiere energía cinética (energía de movimiento). Al final del vuelo de ia jabalina, esa energía cinética efectúa un trabajo sobre el suelo al penetrar en la superficie.
A
lgunos problemas son más difíciles de lo que parecen. Por ejemplo, suponga que trata de calcular la rapidez de una flecha disparada con un arco. Aplica las leyes de Newton y todas las técnicas deresolución de problemas que hemos aprendido, pero se topa con un obstáculo importante: una vez que el arquero suelta la flecha, la cuerda ejerce una fuerza variable que depende de la posición de la flecha. Por ello, los métodos sencillos que aprendimos no bastan para calcular la rapidez. No tema; nos falta mucho para acabar con la mecánica, y hay otros métodos para manejar este tipo de problemas.
El nuevométodo que vamos a presentar usa las ideas de trabajo y energía. La importancia del concepto de energía surge del principio ele consecución de la energía: la energía es una cantidad que se puede convertir de una forma a otra pero no puede crearse ni destruirse. En un motor de automóvil, la energía quimica almacenada en el combustible se convierte parcialmente en la energía del movimiento del autoy parcialmente en energía térmica. En un horno de microondas, la energía electromagnética obtenida de la compañía de electricidad se convierte en energía térmica en la comida cocida. En éstos y todos los demás procesos, la energía total—la suma de toda la energía presente en diferentes formas— no cambia. Todavía no se ha hallado ninguna excepción.
Usaremos el concepto de energía en el resto dellibro para estudiar una amplísima gama de fenómenos físicos. La energía nos ayudará a entender por qué un
abrigo nos mantiene calientes, cómo él flash de una cámara produce un destello de luz, y el significado de la famosa ecuación de EinsLein E = me2.
En este capítulo, empero, nos concentraremos en la mecánica. Conoceremos una importante forma de energía, la energía cinética o energía demovimiento, y su relación con el concepto de trabajo. También consideraremos la potencia, que es ta rapidez con que se realiza trabajo. En el capítulo 7 ampliaremos las ideas de trabajo y energía cinética para entender más a fondo los conceptos de energía y conservación de la energía.
6.1 | Trabajo
6.1 Cuando una fuerza constante F actúa en la misma dirección que el desplazamiento s, el trabajorea,¡zade poi la fuerza es W = Fs.
Seguramente estará de acuerdo en que cuesta trabajo mover un sofá pesado, levantar una pila de libros del piso hasta colocarla en un estante alto, o empujar un auto averiado para retirarlo del camino. Todos estos ejemplos concuerdan con el significado cotidiano de trabajo: cualquier actividad que requiere esfuerzo muscular o mental.
En física, el trabajotiene una definición mucho más precisa. Al utilizar esa definición, descubriremos que, en cualquier movimiento, por complicado que sea, el trabajo total realizado sobre una partícula por todas las fuerzas que actúan sobre ella es igual al cambio en su energía cinefica: una cantidad relacionada con la rapidez de la partícula. Esta relación se cumple aun si dichas fuerzas no son constantes, situaciónque puede ser difícil o imposible de manejar con las técnicas de los capítulos 4 y 5. Los conceptos de trabajo y energía cinética nos permitirán resolver problemas de mecánica que no podríamos haber abordado antes.
Deduciremos la relación entre trabajo y energía cinética en la sección 6.2, y veremos qué hacer con fuerzas variables en la sección 6.3. Mientras tanto, veamos cómo se define el...
Según la tercera ley de Newton, la jabalina ejerce sobre la atleta tanta fuerza como la atleta ejerce sobre la jabalina. ¿Sería correcto decir que la jabalina efectúa trabajo sobre la atleta!
Cuando una atleta lanza la jabalina en una competencia de atletismo, efectúa trabajo sobre la jabalina: es decir, ejerce una fuer/a a lo largo de una distancia. El resultadoes que la jabalina adquiere energía cinética (energía de movimiento). Al final del vuelo de ia jabalina, esa energía cinética efectúa un trabajo sobre el suelo al penetrar en la superficie.
A
lgunos problemas son más difíciles de lo que parecen. Por ejemplo, suponga que trata de calcular la rapidez de una flecha disparada con un arco. Aplica las leyes de Newton y todas las técnicas deresolución de problemas que hemos aprendido, pero se topa con un obstáculo importante: una vez que el arquero suelta la flecha, la cuerda ejerce una fuerza variable que depende de la posición de la flecha. Por ello, los métodos sencillos que aprendimos no bastan para calcular la rapidez. No tema; nos falta mucho para acabar con la mecánica, y hay otros métodos para manejar este tipo de problemas.
El nuevométodo que vamos a presentar usa las ideas de trabajo y energía. La importancia del concepto de energía surge del principio ele consecución de la energía: la energía es una cantidad que se puede convertir de una forma a otra pero no puede crearse ni destruirse. En un motor de automóvil, la energía quimica almacenada en el combustible se convierte parcialmente en la energía del movimiento del autoy parcialmente en energía térmica. En un horno de microondas, la energía electromagnética obtenida de la compañía de electricidad se convierte en energía térmica en la comida cocida. En éstos y todos los demás procesos, la energía total—la suma de toda la energía presente en diferentes formas— no cambia. Todavía no se ha hallado ninguna excepción.
Usaremos el concepto de energía en el resto dellibro para estudiar una amplísima gama de fenómenos físicos. La energía nos ayudará a entender por qué un
abrigo nos mantiene calientes, cómo él flash de una cámara produce un destello de luz, y el significado de la famosa ecuación de EinsLein E = me2.
En este capítulo, empero, nos concentraremos en la mecánica. Conoceremos una importante forma de energía, la energía cinética o energía demovimiento, y su relación con el concepto de trabajo. También consideraremos la potencia, que es ta rapidez con que se realiza trabajo. En el capítulo 7 ampliaremos las ideas de trabajo y energía cinética para entender más a fondo los conceptos de energía y conservación de la energía.
6.1 | Trabajo
6.1 Cuando una fuerza constante F actúa en la misma dirección que el desplazamiento s, el trabajorea,¡zade poi la fuerza es W = Fs.
Seguramente estará de acuerdo en que cuesta trabajo mover un sofá pesado, levantar una pila de libros del piso hasta colocarla en un estante alto, o empujar un auto averiado para retirarlo del camino. Todos estos ejemplos concuerdan con el significado cotidiano de trabajo: cualquier actividad que requiere esfuerzo muscular o mental.
En física, el trabajotiene una definición mucho más precisa. Al utilizar esa definición, descubriremos que, en cualquier movimiento, por complicado que sea, el trabajo total realizado sobre una partícula por todas las fuerzas que actúan sobre ella es igual al cambio en su energía cinefica: una cantidad relacionada con la rapidez de la partícula. Esta relación se cumple aun si dichas fuerzas no son constantes, situaciónque puede ser difícil o imposible de manejar con las técnicas de los capítulos 4 y 5. Los conceptos de trabajo y energía cinética nos permitirán resolver problemas de mecánica que no podríamos haber abordado antes.
Deduciremos la relación entre trabajo y energía cinética en la sección 6.2, y veremos qué hacer con fuerzas variables en la sección 6.3. Mientras tanto, veamos cómo se define el...
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