Tercera unidad fisica aplicada

Trabajo, energía cinética y conservación de energía
Concepto de trabajo
Se denomina trabajo infinitesimal, al producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento.

Donde Ft es la componente de la fuerza a lo largo del desplazamiento, ds es el módulo del vector desplazamiento dr, y q  el ángulo que forma el vector fuerza con el vector desplazamiento.
Ejemplo:Calcular el trabajo deuna 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.

Concepto de energía cinética
Supongamos 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 laenergía cinética de la partícula.
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 por la fuerza F es -1800·0.07=-126 J
| La velocidad final v es |

Conservación de la energía
Si solamente una fuerzaconservativa F actúa sobre una partícula, el trabajo de dicha fuerza es igual a la diferencia entre el valor inicial y final de la energía potencial

Como hemos visto en el apartado anterior, el trabajo de la resultante de las fuerzas que actúa sobre la partícula es igual a la diferencia entre el valor final e inicial de la energía cinética.

Igualando ambos trabajos, obtenemos la expresión delprincipio de conservación de la energía
EkA+EpA=EkB+EpB
La energía mecánica de la partícula (suma de la energía potencial más cinética) es constante en todos los puntos de su trayectoria.

Concepto de trabajo
EL trabajo se denomina la relacion que existe de las componentes de una fuerza por la distancia. Ademas es una cantidad escalar.
Sus unidades son las siguientes:
* J = Joule
* Kpm= Kilopondímetro
* Nm = Newton Metro
* J = Nm = 0.102 Kpm
* 1 Kpm = 9.81 J
Formula para calcular el trabajo:
W = (Fcosº)d
Calculo trabajo para diferentes fuerzas
El trabajo asociado a una fuerza constante que haya provocado un desplazamiento en una dirección constante dada es la multiplicación entre la distancia de tal desplazamiento y la proyección de la fuerza en tal dirección.A partir de esta definición se puede realizar la generalización a fuerzas no constantes y desplazamientos de trayectoria arbitraria continua mediante el uso de integrales de camino.
Si la Fuerza está en el mismo sentido del movimiento :

W = F x d (trabajo positivo)

Si la Fuerza está en sentido opuesto al movimiento :

W = -F x d (trabajo negativo)

Si la Fuerza forma 90º con ladireccion del movimiento :

W = 0 (la fuerza no realiza trabajo)

Si la Fuerza forma un angulo α con la direccion del movimiento :

W = (Fcosα) x d

Teorema del trabajo y la energía
Se denomina trabajo infinitesimal, al producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento.
Donde Ft es la componente de la fuerza a lo largo del desplazamiento, ds es el módulo del vector desplazamientodr, y q 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 la fuerza Ft, y el desplazamiento s.
Ejemplo: Calcular el trabajo necesario paraestirar 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 obtiene multiplicando la componente de la fuerza a lo largo del desplazamiento por...