Teorema de trabajo y energia

Teorema de Trabajo y Energía
Cuando la velocidad de un cuerpo pasa de un valor a otro, la variación de la energía cinética que experimenta es igual al trabajo realizado por la fuerza neta que origina el cambio de velocidad.

Veamos un ejemplo cotidiano de este teorema:
Cuando un carro acelera aumenta su rapidez y por lo tanto su energía cinética.

En forma detallada ocurre lo siguiente:La explosión de gasolina por medio del motor y otros componentes originan una fuerza con la misma dirección y sentido del movimiento. Esta fuerza a lo largo de una realiza un trabajo mecánico que transmite a la masa del carro, lo cual ocasiona un aumento en la velocidad y por lo tanto en la energía cinética es igual al trabajo mecánico que por medio de la gasolina se transmitió al carro. En estecaso el trabajo es positivo porque la energía cinética aumento.

Energía Potencial:
La energía potencial es la energía almacenada que posee un sistema como resultado de las posiciones relativas de sus componentes.

Un cuerpo adquiere energía potencial gravitatoria cuando realiza un trabajo contra la gravedad, para colocarlo a cierta altura en relación con el plano horizontal. Para elevar uncuerpo de masa m a una altura h es necesario realizar una fuerza igual a su peso luego siendo g la aceleración de la gravedad; el trabajo sería igual a T = F*h siendo la fuerza F = m*g el trabajo seria T = m*g*h.

Fuerzas conservativas y no conservativas:
El trabajo efectuado contra la gravedad para mover un objeto de un punto a otro, no depende de la trayectoria que siga; por ejemplo senecesita el mismo trabajo para elevar un cuerpo a una determinada altura, que llevarlo cuestas arriba a la misma altura.
Fuerzas como la gravitatoria, para las cuales el trabajo efectuado no depende de la trayectoria recorrida, sino de la posición inicial y final, a estas fuerzas se les conocen como Fuerzas Conservativas.

Por otra parte la fuerza de fricción no es una fuerza conservativa, ya que eltrabajo realizado para empujar una caja por el piso depende si la trayectoria es recta, curva o en zigzag.

Si suponemos que trabajamos con varias fuerzas sobre una misma partícula, algunas de ellas conservativas, podemos formular una función de la energía potencial a estas fuerzas conservativas. Escribimos el trabajo total (neto) T neto como un trabajo realizado por las fuerzas conservativasT C y el trabajo realizado por las fuerzas no conservativas T NC
T neto = T C + T NC, entonces del principio trabajo y energía tenemos T neto = ½ m*v2 2– ½ m*v 1 2 = Δec.

Energía Mecánica:
Cuando un cuerpo se mueve por acción de un resorte, o por acción de una fuerza de gravedad, posee energía cinética por estar en movimiento, y a la vez tiene energía potencial por estar accionado porla fuerza de interacción del sistema. A la suma de estas energías se le llama energía mecánica total.

A la energía mecánica se le asigna la nomenclatura Em, la formula seria Em = Ec + Ep.

Si solamente hay fuerzas conservativas actuando sobre un sistema, se llega a la conclusión sencilla que concierne a la energía. Cuando no se encuentran fuerzas no conservativas su respectivo trabajo es ceroentonces por sustitución en la fórmula de las fuerzas conservativas tendríamos que: ½ m*v2 2- ½ m*v1 2 + Ep2 – Ep1 = 0.
En esta última expresión se puede reordenar para obtener ½ m*v2 2 + Ep2 = ½ m*v1 2+ Ep1, si a Em se le conoce como energía mecánica total la ecuación anterior expresan un principio muy útil para la energía mecánica que se trata de la cantidad de energía conservada, la energíamecánica total permanece constante siempre y cuando no actúen fuerzas conservativas. A este hecho se le conoce como principio de la conservación de energía.

Potencia:
La potencia no se aplica exclusivamente a situaciones en las que se desplazan objetos mecánicamente. También resulta útil, por ejemplo, en electricidad. Imaginemos un circuito eléctrico con una resistencia. Hay que realizar...