TRABAJO, ENERGIA Y POTENCIA OBJETIVO CONCEPTO Y UNIDADES DE TRABAJO TRABAJO TRABAJO RESULTANTE ENERGIA ENERGIA CINETICA ENERGIA POTENCIAL POTENCIA

OBJETIVO Definir y estudiar las fórmulas de trabajo, energía y potencia y aplicar los conceptos para ayudarnos a resolver problemas definiendo y demostrando por medio de ejemplos el conocimiento de las unidades, analizar y aplicar los conocimientos sobre la relación entre la realización de un trabajo y el cambio de energía cinética y el principio de la energía mecánica además determinar la relación del tiempo, fuerza, distancia y velocidad con la potencia

CONCEPTO Y UNIDADES DE TRABAJO Objetivo: Definir y escribir las formulas matemáticas para trabajo y aplicar el concepto de trabajo para resolver los problemas estudiados a continuación y demostrar por medio de ejemplos los conocimientos de las siguientes unidades joule, libra-pie.

TRABAJO TRABAJO: Es una cantidad escalar igual al producto de la magnitud del desplazamiento y la componente de la fuerza en dirección del desplazamiento.   Se deben de cumplir tres requisitos: 1.- Debe haber una fuerza aplicada 2.-La fuerza debe ser aplicada a través de cierta distancia (desplazamiento) 3.-La fuerza debe tener una componente a lo largo del desplazamiento.  

TRABAJO RESULTANTE El trabajo resultante es la suma algebraica de los trabajos de las fuerzas individuales que actúan sobre un cuerpo en movimiento. La realización de un trabajo necesita la existencia de una fuerza resultante.     Para distinguir la diferencia entre trabajo positivo y negativo se sigue la convención de que el trabajo de una fuerza es positivo si el componente de la fuerza se encuentra en la misma dirección que el desplazamiento y negativo si una componente de la fuerza se opone al desplazamiento real. Por ejemplo el trabajo que realiza una grúa al levantar una carga es positivo pero la fuerza gravitacional que ejerce la tierra sobre la carga ejerce un trabajo negativo.

ENERGIA ENERGÍA: es todo aquello que puede realizar un trabajo. Si un objeto tiene energía quiere decir que es capaz de ejercer una fuerza sobre otro objeto para realizar un trajo sobre él y si realizáramos una trabajo sobre un objeto, le proporcionamos a éste una cantidad de energía igual al trabajo realizado.   En este curso estudiaremos dos tipos de energía. ENERGÌA CINÉTICA: es aquella que tiene un cuerpo en virtud de su movimiento. ENERGÍA POTENCIAL: es la energía que tiene un sistema en virtud de su posición o condición.

ENERGIA CINETICA ENERGÍA CINÉTICA.   La relación entre la energía cinética y el trabajo, considerando una fuerza F que actúa sobre un bloque como se indica en la figura: Si el bloque tiene una velocidad inicial v0 y la fuerza F actúa a través de la distancia s y la velocidad aumenta hasta la velocidad final vf. El cuerpo tiene una masa m y la segunda ley de newton está dada por a proporción a= F / m ecc 1 Y se alcanza una velocidad final vfy quedar así 2as = v2f– v20 despejando a = v2f– v20 / 2s sustituyendo en la ecuación 1 F / a= v2f– v20 / 2s resolviendo para Fs. Fs. = ½ mvf – ½mv0 Como la cantidad del lado izquierdo de la ecuación representa el trabajo realizado sobre la masa m y la cantidad del lado derecho de la ecuación es el cambio de la energía cinética como resultado del trabajo. Por lo tanto: Ek = ½ mv2

ENERGIA POTENCIAL La energía potencial implica que debe haber un potencial para realizar un trabajo.   La fuerza externa F necesaria para elevar un cuerpo debe ser igual al peso w y el trabajo realizado esta dado por Trabajo = Wh= mgh Este trabajo puede ser realizado por el cuerpo después de haber caído una distancia h por lo tanto el cuerpo tiene una energía potencial igual al trabajo externo necesario para elevarlo. a partir de estos datos se puede calcular la energía potencial Ep= mgh

POTENCIA El objetivo es determinar la relación del tiempo, fuerza, distancia y velocidad con la potencia   Potencia: es la rapidez con que se realiza un trabajo. P / T= trabajo La unidad de potencia en el SI es el joule por segundo y se denomina watt 1watt = 1 j/s Y en el SUEU se usa la libra pie por segundo ft lb / s y para propósitos industriales 1hp = 550 ft lb / s 1hp= 746 W = .746 kW 1kW = 1.34 hp P / t = trabajo = Fs. / t De donde p =F s / t = F v