Cinemática Dinámica Trabajo y Energía Sólido Rígido FÍSICA I Departamento de Física Universidad de Jaén Mecánica Cinemática Dinámica Trabajo y Energía Sólido Rígido J.A. Moleón

En general, si la F es variable en el tiempo: 1- Introducción Cuando una fuerza aplicada sobre un cuerpo provoca en él un desplazamiento (r), decimos que ha realizado un Trabajo que se definido como el producto escalar entre ambos. Unidades: SI Nw · m = Julio CGS dyn · cm = Ergio = 10-7 J En general, si la F es variable en el tiempo: J.A. Moleón

1- Introducción Gráficamente: Potencia: es la rapidez con que se pude realizar trabajo: Unidades: J / s = watio 1 Kw·h = 3.6 ·106 J Sí F = Cte  J.A. Moleón

2- Energía Cinética Si una fuerza aplicada a un cuerpo produce un desplazamiento, además de realizar trabajo, le da una aceleración: Definimos Energía Cinética: Teorema del Trabajo: El Trabajo realizado por una fuerza sobre un cuerpo se emplea en variar su Energía Cinética. J.A. Moleón

3- Energía Potencial gravitatoria Cuando es la fuerza gravitacional la que actúa sobre un cuerpo que experimenta un desplazamiento, esta realiza un trabajo: Por tanto, el Trabajo gravitacional sólo depende de las alturas inicial y final, no de la trayectoria. Y a la cantidad “mgh” se la denomina Energía Potencial. J.A. Moleón

3- Energía Potencial gravitatoria Ep = m g h  Wg = -  Ep (Debido al criterio de signos) Consideramos ahora el trabajo total como la suma de Wg y el realizado por el resto de fuerzas (W); y por el Teorema del Trabajo: W + Wg =  Ec  W + (-Ep) = Ec W = Ec + Ep  Energía mecánica Por tanto, el trabajo realizado sobre un cuerpo se emplea en variar su energía mecánica. J.A. Moleón

4- Conservación de la Energía Fuerzas Conservativas deben cumplir dos condiciones: Su valor sólo dependa de la posición. El trabajo realizado por ella sobre un cuerpo que se mueve entre dos puntos, es independiente de la trayectoria seguida. Por la segunda condición el trabajo total en una trayectoria cerrada es nulo. (demostrar). Ejemplo: Fuerza Gravitatoria Ep = m g h Wg = -  Ep J.A. Moleón

4- Conservación de la Energía Si las únicas fuerzas que actúan son conservativas: Wconserv =  EC Wconserv = -  EP  -  EP =  EC   EC +  EP =  (EC + EP) = 0 ECf + EPf = ECi + EPi  Principio de Conservación de la Energía Mecánica En un campo de fuerzas conservativo, la Energía Mecánica total es constante, se conserva. J.A. Moleón

4- Conservación de la Energía Si introducimos las fuerzas de Rozamiento, el sistema ya no es conservativo, pero se puede introducir Trabajos no conservativos debidos a estas fuerzas: Wconservativo =  EC + Wn-c Wconservativo = -  EP  - Wn-c =  (Ec + Ep) =  E  pérdida de energía Teorema Generalizado del Trabajo Al igual que se asocia una Energía Potencial a cada fuerza conservativa, se pueden asociar otros tipos de Energía a las fuerzas no conservativas. F. de Rozamiento  E. Térmica (s. XIX) J.A. Moleón

4- Conservación de la Energía Para generalizar el Teorema de conservación de la Energía, se tuvo que esperar a que se reconocieran otros tipos de Energía: eléctrica, química, y la Masa ( E = m c2 ). Ley de conservación de la Energía: “La Energía total de un sistema nunca puede crearse o destruirse. Es posible transformarla de una forma a otra, pero la cantidad total permanece constante”. Ley de Cuantización de la Energía. Simulación Simulación J.A. Moleón