Trabajo y Potencia Tema 2, Unidad Dinámica

Objetivos (no lo anote) Utilizar las nociones cualitativas y cuantitativas básicas de trabajo mecánico y potencia desarrollada, para describir actitudes de la vida cotidiana. Evidenciar que existe energía que se transfiere por cambio de posición y/o trayectoria que realizan los cuerpos.

Para lograr mover un cuerpo: Actividad El esfuerzo necesario depende de: La fuerza La distancia a la que se desea mover el cuerpo

Trabajo mecánico Desplazamiento FUERZA

¿Qué ocurre con el trabajo cuando…? Prediga ¿Qué ocurre con el trabajo cuando…?

Trabajo positivo La fuerza está en dirección del desplazamiento

Trabajo negativo La dirección en que se ejerce fuerza se opone al movimiento

Actividad (escribe en tu cuaderno) Empuja tu cuaderno o tu libro sobre la mesa e identifica todas las fuerzas que están actuando sobre el libro. Infiere cuáles fuerzas están afectando el desplazamiento y, cuáles no lo afectan. Si aplicas una fuerza sobre la mesa, pero sin que ésta se mueva, ¿aquella fuerza realiza trabajo? Explica.

Conclusión Una fuerza efectúa trabajo sobre un cuerpo cuando: A B C D La fuerza aplicada va en el mismo sentido del desplazamiento. La fuerza aplicada sobre un cuerpo es inexplicable. La fuerza aplicada no logra producir desplazamiento. La fuerza es paralela al desplazamiento. La fuerza es perpendicular al desplazamiento.

Para discutir

Para llegar al paradero David debe caminar 750 m , por un camino recto y horizontal. Si la masa de la mochila es 400 g. ¿Cuál será el trabajo efectuado por la mochila? Si una nave espacial viajara desde Júpiter hasta la Tierra y, durante todo su trayecto mantuviera su velocidad constante, como sabemos no hay roce en el espacio. En este viaje, ¿se efectúa un trabajo para que la nave recorra dicha distancia?

Trabajo = fuerza x desplazamiento = Joule (J) Aplicación (ejemplo) Trabajo = fuerza x desplazamiento = Joule (J) Joule (J) = kg x m x m s2

Aplicación (ejemplo) Un joven soldado está leyendo un libro de masa 1 kg en un balcón, a 7,5 m de altura del suelo. De pronto se le suelta el libro, y éste se le cae por efecto de la gravedad. ¿Cuál es el trabajo efectuado por el joven sobre el libro mientras lo sostiene? ¿Cuál es el trabajo realizado por el peso del libro al caer?

Una fuerza de 10 N actúa sobre un cajón y lo desplaza 5 m Una fuerza de 10 N actúa sobre un cajón y lo desplaza 5 m. ¿Podría una fuerza de 2 N (suponiendo que lo mueve) realizar el mismo trabajo que la de 10 N? ¿cuál sería el desplazamiento? Cuando llevas tu mochila llena de útiles en la espalda, y caminas por una superficie horizontal, ¿realizas un trabajo mecánico o un esfuerzo físico? Explica.

Transformándose en otra Claves Un sistema físico (objeto, cuerpo) posee energía si es capaz de realizar trabajo mecánico. Por ejemplo, tú cuando eres capaz de levantar objetos, el combustible que se quema en los autos, una pila, etc. Energía y trabajo son equivalente (su unidad es la misma, el joule). Energía = Trabajo Transformándose en otra

Actividad Toma unos cuantos libros y/o cuadernos. Un compañero voluntario: Toma unos cuantos libros y/o cuadernos. Sale al patio y recorre el perímetro entre las salas y vuelve. Repite este procedimiento procurando realizarlo en menor tiempo.

Reflexión ¿Existe alguna diferencia entre el trabajo realizado en ambas situaciones?

Reflexión Un padre y su hijo, trasladan verticalmente cada uno, una malla de naranjas (aproximadamente 20 kg) hasta el tercer piso donde viven. El hijo tarda la mitad del tiempo. ¿Cuál de los dos realiza más trabajo? Si el padre demora el doble que su hijo en subir la malla. ¿Crees que esto podría servir para diferenciar el trabajo realizado por cada fuerza?

Potencia Mecánica Tema 2, Unidad Dinámica

Potencia Mecánica (trabajo y tiempo) Potencia = Trabajo = watt Tiempo En el sistema internacional (S.I) se mide en watt, en honor al inventor escocés James Watt (1736-1819)

En concreto la potencia es… La rapidez con que sea realiza un trabajo. La suma del trabajo realizado.

En Sistema Inglés = HP (1 HP =745,7 W) Ejemplo: Si estás construyendo en tu casa o donde sea y, demoras un segundo en arrastrar un metro un saco y medio de cemento (75 kg) en un piso nivelado habrás ocupado una potencia aprox. De 1 Caballo de Fuerza.

En otras palabras: un Caballo de Fuerza equivale a 10 lámparas de 75 watts prendidas mientras que 100 Caballos de Fuerza a 1000 lámparas. Un ser humano con una condición física promedio es capaz de generar en forma continua aproximadamente 0.1 kW, que equivale a 0.13 HP. Se necesitarían de 7 u 8 personas para poder mantener en forma conjunta 1 Caballo de Fuerza.

Reflexión Si un auto de carrera es capaz de alcanzar una gran velocidad en corto tiempo. Estos pueden realizar un gran trabajo mecánico en un tiempo muy pequeño. Este auto tiene una gran potencia.

Anota en tu cuaderno Dos automóviles, A y B, que tienen igual masa y que viajan a la misma rapidez, aplican sus frenos al mismo tiempo. El automóvil A avanza 20 m antes de detenerse, mientras que el B se detiene luego de recorrer 30 m. ¿En qué caso la fuerza que ejercen los frenos desarrollan una mayor potencia? Argumenta tu respuesta.

Potencia = trabajo=watt Aplicación (ejemplo) Potencia = trabajo=watt tiempo watt (W) = joule segundos

Aplicación (ejemplo) Para que 1 L de agua hierva, es necesario agregar 1 000 calorías de energía (aproximadamente 4 180 J). ¿Cuánto demorará un calentador de agua de 150 W de potencia en hacer hervir 1 L de agua?

Ejercicio Desafío Suponiendo que una ampolleta de filamentos transforma solo el 20 % de la energía en luz, ¿cuánto demoraría una ampolleta de 100 W en hacer hervir 1 L de agua?

Completa el siguiente cuadro organizador Fuerza Trabajo Potencia Unidad de media: Unidad de medida: Definición: Fórmula: Despeja masa: Despeja fuerza: Despeja trabajo: Despeja aceleración: Despeja desplazamiento: Despeja tiempo: