TRABAJO Y ENERGÍA El trabajo mecánico (w) es una magnitud escalar, que nos da una medida de la energía transferida a un cuerpo Las fuerzas al actuar sobre un cuerpo producen cambios en su velocidad; por lo tanto, transfieren energía F= Fuerza [N] d= Desplazamiento [m] θ= Ángulo entre la fuerza y el desplazamiento W= Trabajo (cantidad de energía transferida) Nm Joule [J]

La fuerza transfiere energía al cuerpo ÁNGULO ENTRE LA FUERZA Y EL DESPLAZAMIENTO 1º CASO: La fuerza y el desplazamiento tienen el mismo sentido Ejemplos: Empujar un cuerpo en una superficie horizontal Levantar un cuerpo verticalmente Trabajo positivo Trabajo motor θ=0°  cos 0° = 1  W=Fd (1) La fuerza transfiere energía al cuerpo

La fuerza quita energía al cuerpo ÁNGULO ENTRE LA FUERZA Y EL DESPLAZAMIENTO 2º CASO: La fuerza y el desplazamiento tienen sentidos opuestos Ejemplo: La fuerza de roce Siempre que uno frena un cuerpo para que no acelere Al bajar un cuerpo verticalmente desde una cierta altura Trabajo negativo Trabajo resistivo θ=180°  cos 180° = - 1  W=Fd (-1) La fuerza quita energía al cuerpo

La fuerza no quita ni aporta energía al cuerpo ÁNGULO ENTRE LA FUERZA Y EL DESPLAZAMIENTO 3º CASO: La fuerza y el desplazamiento son perpendiculares Ejemplo: La fuerza normal que actúa sobre un cuerpo que se traslada horizontalmente La fuerza centrípeta que actúa sobre un cuerpo Trabajo Nulo θ=90°  cos 90° = 0  W=Fd (0) La fuerza no quita ni aporta energía al cuerpo

Observaciones: En un grafico de Fuerzas versus desplazamiento el área bajo la recta me entrega el trabajo efectuado sobre un cuerpo Si el desplazamiento es NULO no existe trabajo, es decir, no existe transferencia de energía

PREGUNTAS 1.- a) ¿Realiza trabajo la persona al sostener el piano? b) Si se desplaza horizontalmente ¿Realiza trabajo sobre el piano? 2.- ¿La fuerza centrípeta realiza trabajo sobre el satélite?

POTENCIA MECÁNICA Es la relación entre el trabajo realizado y el tiempo empleado en realizar dicho trabajo Informa la rapidez con la cual se realiza el trabajo, o la rapidez con la cual se transfiere energía Energía transferida por unidad de tiempo W= Trabajo (J) t= tiempo (s) P= Potencia mecánica [J/S]  Watt [W]

OTRAS UNIDADES HP (Horse-Power) 1 HP = 746 W Kilowatt-Hora (Kw-h) Otra relación útil:

EJEMPLO Una masa de 2 Kg adquiere una aceleración de 3 m/s2 producto de una fuerza que lo desplaza 50 m. Determina el trabajo realizado por esta fuerza Un bloque de 2 Kg se mueve con una aceleración de 5 m/s2 sobre una superficie cuyo coeficiente de roce es de 0,5 . Si el bloque se desplaza 4 m. Determina el trabajo neto Una caja de 15 kg es subida por una grúa hasta 2 m de altura empleando para ello un tiempo de 2,5 minutos. Determina la potencia de la grúa

Capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo ENERGÍA Capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo FORMAS DE ENERGÍA ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA ENERGÍA CINÉTICA Energía asociada al movimiento Energía que posee un cuerpo en virtud de su posición respecto a un punto de referencia Forma de energía que se acumula en un resorte fuera de su posición de equilibrio

FORMAS DE ENERGÍA Energía asociada al movimiento Capacidad de un cuerpo para realizar trabajo (transferir energía) en virtud de su movimiento Magnitud escalar ENERGÍA CINÉTICA (K) m= masa [Kg] v= rapidez [m/s] K= energía cinética [J] GRAFICAMENTE

Cuando la masa es constante la energía cinética es proporcional al cuadrado de la rapidez La energía cinética toma valores positivos o nulos Cuando la masa no cambia, la energía cinética es proporcional a la masa OBSERVACIONES: TEOREMA DEL TRABAJO Y LA ENERGÍA CINÉTICA:

FORMAS DE ENERGÍA Energía que posee un cuerpo en virtud de su posición respecto a un punto de referencia Capacidad de un cuerpo de realizar trabajo en virtud de su posición o altura Magnitud escalar ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA (U) m=masa [Kg] g= aceleración de gravedad  10 m/s2 h= altura [m] U= energía potencial gravitatoria [J] GRÁFICAMENTE

La energía potencial gravitatoria OBSERVACIONES: La energía potencial gravitatoria Puede ser positiva negativa nula

RELACIÓN ENTRE TRABAJO HECHO POR EL PESO Y LA ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORÍA: Producto de la acción de la fuerza peso, el objeto disminuye su energía potencial

ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA Ue FORMAS DE ENERGÍA Forma de energía que se acumula en un resorte fuera de su posición de equilibrio Al liberar un resorte comprimido, este puede aplicar una fuerza sobre otro cuerpo transfiriéndole energía ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA Ue x= deformación del resorte [m] K = constante de rigidez [N/m] Ue= Energía potencial elástica [J]

EJEMPLOS

EJERCICIOS

La transferencia de energía Se mide determinando Positivo Rapidez con la que se transfiere la energía Trabajo (W) Negativo Puede ser Nulo Potencia La energía puede ser Energía cinética (K) E. Potencial gravitatoria (Ug) E. Potencial Elástica (Ue) Se relaciona con el trabajo a través de:

El trabajo es una de las formas de transferir energia o intercambiar energia Cuando dos cuerpos intercambian energia lo hacen en forma mecánica a traves del TRABAJO o en forma termica a traves del flujo de calor entre dos cuerpos a diferente temperatura