TRABAJO Y ENERGÍA

TRABAJO 5 m Trabajo realizado por una fuerza permanente es igual al producto de la fuerza aplicada por el espacio que se desplaza el punto de aplicación de la fuerza y por el coseno del ángulo que forman la dirección de la fuerza y la dirección del desplazamiento W = f · ∆x · cos α W = 450 · 5 · cos 38º

La realización de un trabajo implica: Un desplazamiento del punto de aplicación de la fuerza, y por tanto del cuerpo que recibe la fuerza. Si no hay desplazamiento del objeto que recibe la fuerza no hay trabajo

La realización de un trabajo implica: Una fuerza Si no hay fuerza no hay trabajo

El trabajo realizado por una fuerza depende del ángulo que forman la dirección de la fuerza y la dirección del desplazamiento : En este caso las direcciones son paralelas: α = 0 cos α = 1

El trabajo realizado por una fuerza depende del ángulo que forman la dirección de la fuerza y la dirección del desplazamiento : En este caso las direcciones son perpendiculares: α = 90º cos α = 0

Unidades del trabajo W = F· ∆x·cos α Sistema F: Fuerza x: Longitud W: Trabajo S.I. 1 N newton 1m metro 1 J julio c.g.s. 1 D dina 1 cm centimetro 1 erg ergio Julio : Es el trabajo realizado por la fuerza de un newton al desplazar un cuerpo un metro. Ergio : Es el trabajo realizado por la fuerza de una dina al desplazar un cuerpo un centímetro.

ENERGÍA Es la capacidad de un sistema para realizar un trabajo. Las pilas tienen energía pueden realizar el trabajo de mover el coche.

ENERGÍA Es la capacidad de algunos cuerpos por la cual pueden producir cambios en otros cuerpos o en si mismos.

Energía cinética Es la energía que tiene un cuerpo en función de su velocidad. Es una energía en acción, mientras el cuerpo se mueve.

Energía cinética Un cuerpo que va a mayor velocidad tiene más capacidad para realizar un trabajo; por ejemplo, si una bola de billar impacta con otra que está parada, ésta sufrirá una aceleración tanto mayor, cuanto mayor sea la velocidad y la masa de la bola que provoca el impacto.

Para la misma masa; a mayor velocidad, mayor Energía cinética, es decir, mayor capacidad para realizar el trabajo de desplazar el bolo.

Para la misma velocidad; a mayor masa, mayor Energía cinética, es decir, mayor capacidad para realizar el trabajo de desplazar el bolo.

Energía cinética fórmula y unidades Masa Rapidez Energía: Capacidad para realizar trabajo M v Ec V m Ec = ½ ·m· v2 Unidades de la energía: Las mismas que las del trabajo.

Energía potencial gravitatoria Es la energía que tiene un cuerpo en función de su posición respecto al “suelo”. Es una energía en potencia.

Energía potencial gravitatoria Si el acróbata cae desde mayor altura sobre uno de los brazos de la palanca, a mayor altura lanza al otro acróbata, luego mayor trabajo realiza.

Para la misma masa; a mayor altura, mayor Energía potencial, es decir, mayor capacidad para realizar el trabajo de deformar la lata.

Para la misma altura; a mayor masa, mayor Energía potencial, es decir, mayor capacidad para realizar el trabajo de deformar la lata.

Energía potencial fórmula y unidades Masa altura Energía: Capacidad para realizar trabajo M h Ep H m Ep = m·g·h Unidades de la energía: Las mismas que las del trabajo.

La Energía potencial se puede considerar como “trabajo almacenado” El señor hace un trabajo: F·x, La pesa sube y gana Ep La pesa, arriba, tiene Ep y puede hacer un trabajo

El señor ata el bote a la cuerda, en el suelo Al dejar caer la pesa, pierde su Ep y realiza el trabajo de subir el bote

Energía mecánica = Ec + Ep Si no hubiera rozamiento la Em se mantendría constante. Six Flags Great Adventure, Jackson, Nueva Jersey. EEUU

FORMAS DE MANIFESTARSE LA ENERGÍA Sistemas con capacidad de trabajo Trabajo observado en MECÁNICA Cinética Potencial gravitatoria Un cuerpo con velocidad Un cuerpo situado a una altura Cuerpos en movimiento: automóviles, pelotas, bolas de billar, balas, La caída de los cuerpos TÉRMICA CALORÍFICA Los cuerpos a mayor temperatura, Los cuerpos calientes. Placa de cocina que calienta un puchero. Radiador que calienta el aire. LUMÍNICA La luz. Células fotovoltaicas. ELÉCTRICA Los electrones que se mueven en el hilo conductor. Motores eléctricos, estufas, bombillas. HIDRÁULICA Salto de agua Norias, molinos, turbinas. EÓLICA El viento Aerogeneradores, molinos, veleros. QUÍMICA Las sustancias según sus enlaces Pilas eléctricas, motor de explosión, Alimentos NUCLEAR El núcleo de los átomos Reactores nucleares Bombas atómicas

Energía calorífica

Energía fotovoltaica

Energía eléctrica Elevador de Santa Justa Lisboa

Energía hidráulica

Energía eólica

Energía química

Energía química El catabolismo es la parte del metabolismo que consiste en la transformación de biomoléculas complejas en moléculas sencillas y en el almacenamiento adecuado de la energía química desprendida en forma de enlaces de alta energía en moléculas de adenosín trifosfato

Energía nuclear Central d Ascó Tarragona. Rio Ebro. Es la única forma de energía que implica pérdida de masa.

CARACTERÍSTICAS DE LA ENERGÍA La Energía se Transforma Transfiere Conserva Degrada mediante mediante Principio Conservación de la energía Trabajo Un ser realiza una fuerza sobre otro Máquinas Motor+mecanismo Choques La cantidad de energía degradada en el universo aumenta. Calor Hay diferentes temperaturas Ondas

Sobre la energía La energía existe solamente como un constructo; no tiene una existencia física tal como la tienen las moléculas, la rapidez o las fuerzas. Sin embargo, el concepto ha sufrido una materialización, por ejemplo, cuando hablamos de “el ahorro”, “el precio”, “el despilfarro” o “el flujo” de energía.  En 1891 Maxwell escribió: “La energía es la capacidad de hacer trabajo”, a pesar de que para entonces algunos ya se habían dado cuenta de que el concepto era mucho más amplio. En 1848 Rankine describió a la energía como la capacidad de hacer cambios.  Las transformaciones de energía que se producen en las reacciones químicas o en los organismos vivos, raramente están relacionados con la ejecución de un trabajo, Ej.: catabolismo Para una familia típica de cuatro miembros, cuyo consumo anual de energía sea de cerca de 300 GJ (300·109 J) , a lo más el 30% podrá ser relacionado con la idea de trabajo. Y este porcentaje se hace más pequeño en aquellos países que están menos motorizados.