TRABAJO Y ENERGÍA Energía: Formas energía:

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1 TRABAJO Y ENERGÍA Energía: Formas energía:
lenguaje habitual: necesaria cualquier tarea. En Física: magnitud física permite realizar transformaciones. Formas energía: Cinética - Potencial gravitatoria Potencial elástica - Eléctrica Nuclear - Térmica o calor Química - Radiante 

2 Transformación entre distintas formas
Principio conservación la energía: “La energía total permanece constante”. Fuentes energía: recursos naturales de los que podemos obtener energía. No renovables (petróleo, gas natural): cantidad limitada pueden agotarse Renovables (solar, viento, biomasa): prácticamente inagotables se renuevan continuamente

3 Trabajo mecánico F Dr: módulo (positivos) signo W: cosa.
F Dr: módulo (positivos) signo W: cosa. Unidad: Joule 1 J = 1 N·1m

4 m=10 kg v cte F horizontal Dr= 3 m
m=0,3 W todas fuerzas? Y) N - m·g = 0 N = m·g = 10·9,8 = 98 N X) F - R = 0 R = m·N = 0,3·98 = 29,4 N F = R = 29,4 N

5 WF = F·Dr·cosa = 29,4·3·cos0º = 88,2 J
WR = R·Dr·cosa = 29,4·3·cos180º = -88,2 J  WP = P·Dr·cosa = 10·9,8·3·cos90º = 0 WN = N·Dr·cosa = 98·3·cos90º = 0

6 m = 500 g cuerda 45º horizontal
F= 6 N Dr=5 m m=0,2 W fuerzas? Y) N - m·g + F·sen 45 = 0 N = 0,5·9,8 - 6·0,707= 0,65 N Fr = m·N = 0,2·0,65 = 0,13 N

7 WF = F·Dr·cosa = 6·5·cos45º = 21,2 J
WR = Fr·Dr·cosa = 0,13·5·cos180º = -0,65 J WP = P·Dr·cosa = 0,5·9,8·5·cos90º = 0 WN = N·Dr·cosa = 0,65·5·cos90º = 0

8 Potencia Rapidez realización trabajo Unidad SI: vatio (W o watt)
Rapidez realización trabajo Unidad SI: vatio (W o watt) 1 watt = 1 J/1 s Unidad usual: “caballo de vapor” (CV)   1 CV = 735 W Movimiento línea recta constantes :

9 Interpretación gráfica del trabajo
Sea: constante ángulo a con desplazamiento WF = F·Dr·cosa F·cosa = Ft WF = Ft·Dr

10 En general: W área figura contenida línea Ft y eje X

11 Ejemplo: fuerza elástica F=K·Dx

12 ENERGÍA CINÉTICA Trabajo: transferencia energía entre cuerpos
Energía cinética: energía cuerpos en movimiento Supongamos: cuerpo masa m fuerza resultante F constante eje X desplazamiento Dx

13 Wtotal = Ec - Ec0 = DEc F = m·a v2 -v02 = 2·a· Dx
Teorema fuerzas vivas: el trabajo de la fuerza resultante es igual a la variación de energía cinética

14 Fuerzas conservativas
 Trabajo realizado contra ellas en una parte del trayecto se “guarda” y se devuelve en el trayecto de vuelta. - Fuerza gravitatoria: trabajo realizado para elevar un cuerpo se devuelve cuando cae. - Fuerza elástica: trabajo realizado para comprimir un muelle se devuelve al volver a posición equilibrio  trabajo mover partícula entre dos puntos A y B independiente del camino.   trabajo en trayectoria cerrada (ciclo) es cero

15 Fuerzas disipativas  Trabajo realizado contra ellas no se devuelve
 Trabajo realizado contra ellas no se devuelve - Fuerza de rozamiento - Fuerza realizada por un motor - …  trabajo de fuerza disipativa mover partícula entre dos puntos A y B dependiente del camino.  trabajo de fuerza disipativa en trayectoria cerrada (ciclo) distinto de cero

16 fuerza gravitatoria AB:P = m·g Dr = h a = 180º
WAB = F· Dr·cosa = = m·g·h·cos180º = - m·g·h BC:P = m·g Dr = a = 90º WBC = F· Dr·cosa = m·g·x·cos90º = 0

17 Wtotal = WAB + WBC + WCD + WDA =
CD:P = m·g Dr = h a = 0º WCD = F· Dr·cosa = m·g·h·cos0º = m·g·h DA:P = m·g Dr = x a = 90º WBC = F· Dr·cosa = m·g·x·cos90º = 0 Wtotal = WAB + WBC + WCD + WDA = - m·g·h + m·g·h = 0

18 Fuerza no conservativa: rozamiento.
m= 2 kg Dx= 3 m m = 0,15.  R = m·N = m·m·g = 0,15·2·9,8 = 2,94 N WRida = R·Dx·cosa = 2,94·3·(-1) = -8,82 J WRvuelta = R·Dx·cosa = 2,94·3·(-1) = -8,82 J WRtotal = WRida + WRvuelta = -8,82 + (-8,82) = -17,64 N El trabajo realizado contra el rozamiento en la primera fase no se recupera en la segunda

19 Energía potencial Fuerzas conservativas: trabajo suministrado en una parte del trayecto, se devuelve en la el trayecto de vuelta. Energía almacenada en función de la posición: energía potencial.  DEp = -Wcons Gravitatoria: Elástica:

20 Energía mecánica de un cuerpo:
suma de energías cinética más potenciales (gravitatoria y elástica). Emec = Ec + Epg + Epel =

21 Principio de conservación de la energía mecánica
Fuerzas vivas: Wtotal = DEc Wtotal = WP + Wel + WF: WP + Wel + WF = DEc WP = -DEpg Wel = -DEpel -DEpg -DEpel + WF = DEc o bien: WF = DEc + DEpg+ DEpel = DEmec El trabajo total realizado por las fuerzas distintas de las elásticas y las gravitatorias (WF) es igual a la variación de la energía mecánica. Si WF=0, la energía mecánica permanece constante