TRABAJO Y ENERGIA

TRABAJO Y ENERGIA
1.

INTRODUCCION

2.

TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA CONSTANTE

3.

TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA VARIABLE

4.

ENERGÍA CINÉTICA

5.

POTENCIA

6.

FUERZAS CONSERVATIVAS Y NO CONSERVATIVAS

7.

ENERGÍA POTENCIAL

8.

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA

INTRODUCCION

Los conceptos de trabajo y energía se
fundamentan en las Leyes deNewton, por lo que
no se requiere ningún principio físico nuevo. Con
el uso de estas dos magnitudes físicas, se tiene
un método alternativo para describir el
movimiento, espacialmente útil cuando la fuerza
no es constante, ya que en estas condiciones la
aceleración no es constante y no se pueden usar
las ecuaciones de la cinemática anteriormente
estudiadas. En este caso se debe usar el
procesomatemático de integración para resolver
la segunda Ley de Newton.

TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA
CONSTANTE
Si la fuerza F que actúa sobre una partícula es constante (en
magnitud y dirección) el movimiento se realiza en línea recta en la
dirección de la fuerza. Si la partícula se desplaza una distancia x por
efecto de la fuerza F (figura 1), entonces se dice que la fuerza ha
realizadotrabajo W sobre la partícula de masa m, que en este caso
particular se define como

TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA
CONSTANTE
Si la fuerza constante no actúa en la dirección del movimiento, el
trabajo que se realiza es debido a la componente x de la fuerza en la
dirección paralela al movimiento, como se ve en la figura 2. La
componente y de la fuerza, perpendicular al desplazamiento, norealiza
trabajo sobre el cuerpo

Si α es el ángulo medido desde el desplazamiento x hacia la fuerza F,
el valor del trabajo W es ahora

TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA
CONSTANTE
De acuerdo a la ecuación anterior, se pueden obtener los siguientes:
a) si α = 0º, es decir, si la fuerza, como en la figura 1, o una
componente de la fuerza, es paralela al movimiento, W = (F cos 0) x =
F x;b) si α = 90º, es decir, si la fuerza o una componente de la fuerza es
perpendicular al movimiento, W = (F cos90) x = 0, no se realiza trabajo;
c) si la fuerza aplicada sobre el cuerpo no lo mueve, no realiza trabajo
ya que el desplazamiento es cero;
d) si 0 < α < 90º, es decir, si la fuerza tiene una componente en la
misma dirección del desplazamiento, el trabajo es positivo;
e) si 90º <α < 180º, es decir, si la fuerza tiene una componente
opuesta a la dirección del desplazamiento, el trabajo es negativo.

TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA
CONSTANTE

El trabajo es una magnitud física
escalar, obtenido del producto
escalar de los vectores fuerza y
posición. De la expresión anterior,
por la definición de producto escalar,
queda claro que el trabajo puede ser
positivo,negativo o cero.
Su unidad de medida en el SI es N
m que se llama Joule, símbolo J.

TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA
VARIABLE
Si una fuerza variable F está
moviendo a un objeto a lo largo del eje
x desde una posición inicial a otra
final, para calcular el trabajo realizado
por la fuerza, se puede hacer que el
cuerpo
experimente
pequeños
desplazamientos dx, entonces la
componente Fxde la fuerza en la
dirección del desplazamiento se
puede considerar aproximadamente
constante en ese intervalo dx y se
puede calcular un trabajo dW en ese
pequeño desplazamiento como:

TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA
VARIABLE
Para calcular el trabajo total en el desplazamiento desde la posición inicial
a la final, este es igual a la suma de todos los pequeños trabajos dW, esto
es:Matemáticamente, el valor de la integral
es numéricamente igual al área bajo la
curva de Fx versus x (figura). Si actúan
más de una fuerza sobre el cuerpo, el
trabajo resultante es el realizado por la
componente de la fuerza resultante en
dirección del desplazamiento, entonces
en términos del producto escalar en tres
dimensiones, el trabajo total es:

ENERGÍA CINÉTICA
Cuando se hace...