Trabajo Y Energía Fisica Usm

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Física General I Paralelos 05 y 22. Profesor RodrigoVergara R

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0301) Trabajo y Energía
A) Conceptos de Trabajo y Energía Física General I Paralelos 05 y 22. Profesor RodrigoVergara R Considere la situación mostrada en la figura 2, donde un cuerpo de masa M se mueve en una superficie lisa debido a la interacción de dos fuerzas de magnitudes F1 y F2. Además, tenemos la normal con lasuperficie N y el peso Mg. Suponga que el cuerpo se desplaza una distancia d en la dirección indicada en la figura. • La fuerza F1 es paralela al desplazamiento del cuerpo, por lo que el trabajo de F1 sobre el cuerpo de masa M es de signo positivo y dado por W1 = F1 ⋅ d La fuerza F2 es antiparalela al desplazamiento del cuerpo, por lo que el trabajo de F2 sobre el cuerpo de masa M es de signo negativo ydado por W 2 = −F2 ⋅ d La normal N y el peso Mg son perpendiculares al desplazamiento. Para que sus respectivos trabajos fueran distintos de cero, el desplazamiento tendría que tener alguna componente vertical.Como este no es el caso, W N = WMg = 0
N
Realiza Trabajo Negativo No Realiza Trabajo

El concepto de energía es uno de los más importantes de toda la ciencia, en especial por sutransversalidad. En todas las ramas de la ciencia, la energía está presente de alguna forma. • El sol nos da energía en forma en luz. • Nuestros alimentos nos dan energía, que mantiene la vida. • El calor es una forma de energía. Así, cuando una persona que siente frío frota sus manos entre sí, producto de la fricción se disipa energía, la que se transforma en calor. • Al hacer funcionar una ampolleta obombilla, el paso de la corriente hace que el filamento interno de la ampolleta se caliente y encienda, disipando calor (es cosa de tocar una ampolleta encendida para darse cuenta de ello) Sin embargo, el concepto de energía es también uno de los más difíciles de explicar. Hay energía en las personas, los lugares y las cosas y sólo observamos sus efectos cuando algo está sucediendo. En mecánica,se dice que un cuerpo tiene energía cuando es capaz de realizar trabajo. Un agente (hombre, máquina, etc) realiza un trabajo mecánico cuando vence una resistencia a lo largo de un camino. Consideremos la Figura 1) Persona levantando situación ilustrada en la figura 1, donde la persona, usando un mueble una cuerda que pasa a través de una polea fija, eleva un mueble de peso P hasta el piso en el queestá ubicado, a una altura d del suelo. Para cumplir su objetivo, la persona debe vencer una resistencia (el peso del mueble) a lo largo de un camino (la altura d). Los factores que intervienen en el trabajo mecánico sobre un objeto son dos: • • Aplicación de una fuerza sobre el objeto Movimiento del objeto debido a la fuerza

a

•

Realiza Trabajo Positivo

F2

M
Sentido delmovimiento del cuerpo.

F1

•

No Realiza Trabajo

Mg

Figura 2) Trabajo de diversas fuerzas sobre un cuerpo que se mueve en un plano horizontal

En el caso general la fuerza y el desplazamiento pueden no ser ni (anti)paralelas ni perpendiculares entre sí. En la figura 3 se aprecia a un jardinero aplicando una fuerza de magnitud F a una podadora que está sobre el pasto. La podadora tiene unángulo de inclinación α con respecto de la horizontal. La fuerza aplicada por el jardinero tiene dos efectos. • •

Hace avanzar la podadora

Aprieta la podadora contra el suelo.

Figura 3) Trabajo del jardinero sobre la podadora

Así, una primera definición de trabajo sería “el producto de fuerza por distancia” (W = F d) En el caso de la situación de la figura 1, podemos distinguir tressituaciones: • si la persona aplica una fuerza para elevar el mueble, y éste se eleva, moviéndose en forma paralela (igual dirección e igual sentido), a la fuerza aplicada, la persona ejerce un trabajo positivo sobre el mueble. • si el mueble no se eleva ni cae, es decir, si no hay desplazamiento alguno en el sentido de la fuerza, la persona no ejerce trabajo sobre el mueble. • Si el mueble cae,...