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

Transformaciones y transferencias de energía

Máquinas Es un conjunto de elementos móviles y fijos cuyo funcionamiento posibilita aprovechar, regular o transformar energía o realizar un trabajo con un fin determinado. Motor: es el mecanismo que transforma la energía original en un movimiento útil para la realización del trabajo requerido. Mecanismo: es el conjunto de elementos mecánicos, de los que alguno será móvil, destinado a transformar la energía proporcionada por el motor en el efecto útil buscado. Bastidor: es la estructura rígida que soporta el motor y el mecanismo, garantizando el enlace entre todos los elementos.

Las máquinas transforman y transfieren energía . E.Química carbón  E. calorífica  E. cinética moléculas (vapor)  Trabajo  E. cinética biela-cigüeñal Las máquinas transforman y transfieren energía .

MÁQUINAS SENCILLAS http://education.lego.com/downloads/?q={67ADF07F-3563-41A3-B21B-4DE79EB34E4E}

TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA Las distintas formas de manifestarse la energía se pueden transformar de una en otra.

Cuando dejamos caer un objeto desde una altura podemos interpretar que su energía potencial se transforma en cinética: Ep0 = Ecf

En un dardo que se incrusta en la diana, hay una transformación de energía cinética en trabajo. Ec0 = Wroz

Una bola que rueda por un pasillo y va disminuyendo su velocidad, es un ejemplo de transformación de energía cinética en trabajo contra las fuerzas de rozamiento, o lo que es lo mismo, en energía disipada: Ec0 - Wroz = Ecf Sólo es posible si no hay rozamiento o la bola puede realizar un trabajo motor

TRANSFERENCIA DE ENERGÍA Es el paso de energía de un cuerpo a otro La energía sólo se percibe cuando pasa de un cuerpo a otro. El trabajo es energía en transferencia de un cuerpo a otro. Cuando un cuerpo realiza un trabajo pierde energía , y el cuerpo que recibe el trabajo puede ganar energía.

Transformaciones y transferencias de energía Trabajo chica: F·∆x  E. potencial elástica arco-flecha  E. cinética flecha  trabajo deformación sobre diana

La grúa transforma la energía química del combustible en un trabajo que transfiere energía: aumento de la Ep del objeto que eleva: WF = Epf

El aumento de la energía cinética se debe al trabajo realizado por el motor : Ecf = WF El Audi RS5 Coupé pasa de cero a cien en 4,6 s

ENERGIA DISIPADA Tanto durante el descenso, como durante el ascenso, la pelota desplaza cierta cantidad de aire, comunicándole movimiento. Además, cada vez que choca con el suelo, se comprime y después se expande nuevamente con lo que temperatura de la pelota se eleva. Si existe rozamiento en una transformación de energía, la energía mecánica no se conserva. Las fuerzas de rozamiento impiden la conservación de la energía mecánica, dado que realizan un trabajo de rozamiento y la energía mecánica disminuye durante el movimiento: Wroz = Froz · ∆x = -∆E = Ef - E0

Cuando un cuerpo se mueve aparecen fuerzas de interacción con el medio: aire, agua, suelo … TRABAJO de ROZAMIENTO Las fuerzas de rozamiento realizan un trabajo y transfieren energía del cuerpo que se mueve al medio (el cuerpo pierde energía), en forma de energía degradada.

ENERGIA DISIPADA Siempre que tiene lugar una transferencia de energía entre dos cuerpos, la energía que recibe el segundo es inferior a la que pierde el primero. Motor trasero SEAT 600. radiador para refrigerar el calor disipado por el motor. Cuando provocamos una transformación de un tipo de energía en otro, se origina una energía disipada en forma de calor.

ENERGIA DEGRADADA Es energía de baja calidad, energía que ha perdido su capacidad de transformarse o transmitirse en forma de trabajo .  El rendimiento de una máquina de vapor es del 8%. Ver Entropía Se dice que la energía eléctrica es una energía de alta calidad, porque puede transformarse fácilmente en otras formas de energía, en cambio, la energía térmica se dice que es de baja calidad, porque solo una pequeña parte puede reutilizarse en otras formas de energía.

PRINCIPIO CONSERVACIÓN de la ENERGÍA La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma o se transfiere. La energía cambia constantemente de forma, se transmite de unos sistemas a otros, pero no desaparece. Ep bola → Ec bola → Ec molino → Wroz → Q → Eq Aplica el Principio de la conservación de la energía a este Invento

Conservación de la energía: Em0 = Emf O darle cuerda al reloj Si no existieran rozamientos y por tanto energía disipada, la cantidad de energía mecánica de un cuerpo permanecería constante. No habría que comunicarles Ep a las pesas

POTENCIA de una MÁQUINA Es el cociente de dividir el trabajo realizado entre el tiempo empleado en realizarlo. Es el trabajo realizado por una máquina en la unidad de tiempo. P = W / t Unidades de la Potencia Sistema W: Trabajo t: Tiempo P: Potencia S.I. 1 J julio 1 s segundo 1 W watio Vatio : Es la potencia de una máquina que realiza el trabajo de un julio en un segundo . kilovatio: kW = 1000 vatios

Potencia nominal de una máquina La potencia de una máquina es una de sus cualidades fundamentales. Hace referencia a la rapidez con la que la máquina hará un trabajo. 1- A mayor potencia nominal, mayor cantidad de trabajo realizará la máquina en el mismo tiempo. Potencia tiempo Trabajo P t W p w Poner en pizarra. W = P·t Ejemplo: una bombilla de 100 W hace más trabajo en un segundo, da más luz, que una de 60 W.

2- A mayor potencia nominal, la máquina hará el mismo trabajo en menos tiempo. W p Placa de motor eléctrico Ejemplo: Un motor de ascensor de 11kW, hace que la cabina suba más rápido que un motor de 5kW.

2- A mayor potencia nominal, la máquina hará el mismo trabajo en menos tiempo. Ejemplo: Un automóvil de 100 C.V. realiza el trabajo de desplazarse 50 km en menos tiempo que uno de 25 C.V. 1 caballo de vapor 1 C.V. = 736 W Las máquinas se valoran, y por tanto se compran y se pagan, en función de su potencia.

Diferentes motores - potencias MEGANE SEDAN 1.4 16V 100 cv 1.6 16V 110 cv 2.0 16V 135 cv 1.5 dCi 85 cv 105 cv 1.9 dCi 130 cv FAP 2.0 dCi 16V 150 cv

POTENCIA rapidez para realizar un trabajo Radiadores eléctricos de aceite estándar RN-2500 GRIS RN-2000 GRIS RN-1500 GRIS EAN-13: 8412788020651 Potencia máxima (W): 2500 Recogecables: SÍ Nº de elementos: 11 posiciones termostato: 6 EAN-13: 8412788020644 Potencia máxima (W): 2000 Recogecables: SÍ Nº de elementos: 9 posiciones termostato: 6 EAN-13: 8412788020637 Potencia máxima (W): 1500 Recogecables: SÍ Nº de elementos: 7 posiciones termostato: 6

RENDIMIENTO de una MÁQUINA ENERGÍA TRABAJO E útil E suministrada W útil W motor Rendimiento η = Rendimiento η =

RENDIMIENTO de una MÁQUINA Rendimiento de una máquina es el cociente entre el trabajo útil que se obtiene y el trabajo motor o energía aplicada. El Wútil es siempre inferior al Wmotor ya que debido a los rozamientos hay siempre una energía disipada en forma de calor, sonido … El rendimiento de una máquina es siempre inferior al 100%

TRADUCIR UN CAMBIO EN UNA ECUACIÓN ENERGÉTICA Situación inicial ∆Em en el cambio Situación final m = v = h = ∆x = t = P = Froz = ∆x= F = Ec Ep + WF - Wroz WF (Trabajo de deformación) 200 g = 0´2 kg 36 km/h = 10 m/s 15 m x 200 g = 0´2 kg 3 m/s sí sí sí Se lanza una pelota de 200g, a rodar por un pasillo, con velocidad de 36km/h. Tras recorrer 15m su velocidad es de 3m/s. Calcula la fuerza de rozamiento de la bola con el suelo. Ecuación: Ec0 - Wroz = Ecf ↔ ½ m· v0 2 - Froz· ∆x = ½ m· vf 2

TRADUCIR UN CAMBIO EN UNA ECUACIÓN ENERGÉTICA Situación inicial ∆Em en el cambio Situación final m = v = h = ∆x = t = P = Froz = ∆x= F = Ec Ep + WF - Wroz WF (Trabajo de deformación) 1000 kg 9 s x 1000 kg 100 km/h = 27´8 m/s sí sí Un automóvil de masa 1000 Kg pasa de 0 a 100 km/h en 9 segundos. 1- Calcula la potencia útil con la que ha trabajado el motor. 2- Si el coche tiene una potencia nominal de 120 C.V. Calcula el rendimiento de la máquina. 1- Ecuación: WF = Ecf ↔ P · t = ½ m· vf 2 2- Ecuación: η = Pútil / Pnominal (en las mismas unidades) 2 Se supone que el conductor mantiene la misma fuerza y aceleración durante los 9 segundos

TRADUCIR UN CAMBIO EN UNA ECUACIÓN ENERGÉTICA Situación inicial ∆Em en el cambio Situación final m = v = h = ∆x = t = P = Froz = ∆x= F = Ec Ep + WF - Wroz WF (Trabajo de deformación) x kg x kg 12 m 1 s 2 CV = 1472 W 70% de 1472 = 1030´4 sí sí Un agricultor utiliza una motobomba de 2 C.V. para sacar agua de un pozo a 12 m de profundidad. Calcula el caudal por segundo. Suponemos que el rendimiento de la motobomba es del 70% Ecuación: WF = Epf ↔ P · t = m· g · h 1030,4·1 = x· 9´8· 12 8.7 kg/s

TRADUCIR UN CAMBIO EN UNA ECUACIÓN ENERGÉTICA Situación inicial ∆Em en el cambio Situación final m = v = h = ∆x = t = P = Froz = ∆x= F = Ec Ep + WF - Wroz WF (Trabajo de deformación) 1000 kg 120 Km/h = 33´3 m/s x 1000 kg N·μ = peso·μ = m·g·μ sí sí Un coche de masa 1000 Kg que va a 120 km/h tiene que frenar en seco, ya que él anterior así lo ha hecho, ante la incorporación de otro coche a la calzada. ¿Que distancia recorrerá antes de pararse? El coeficiente de rozamiento longitudinal (μ), para un pavimento rígido seco, se toma: 0,67 Ecuación: = Ec0 – Wroz = 0 ↔ ½ m· v0 2 - N·μ·∆x = 0 m·g·μ = 6566 N

Distancia de seguridad ǁ distancia de percepción + distancia de reacción + distancia de frenado Para un automóvil de masa 1000 kg que circula a 120 Km/h: D percepción: ∆x = v·t = 33´3 m/s · 0´75 s =24´9 m D reacción: ∆x = v·t = 33´3 m/s · 0´75 s =24´9 m D frenado: ½·1000·33´32 = 1000·9´8·0´67· ∆x  ∆x = 84´4 m Sumando las distancias: 24´9 · 2 + 84´4 = 134´2 m

Distancia de seguridad Para calcular la distancia de seguridad en calzadas secas se emplea la regla del cuadrado. Así, si circulamos a 120km/h la distancia de seguridad debe ser, quitando el cero, 122 = 144 m. Si la calzada está mojada μ pasa a valer en torno a 0´4. se aconseja duplicar la distancia de seguridad

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