Fuerzas Conservativas Trabajo y Energía Mec Clásica U4 EQUIPO 6

Integrantes  LILLY VELÁZQUEZ ROGELIO ENRIQUE  PONCE MORA MIGUEL ANGEL  QUIBRERA VILLARNOVO MARCO  RAMON BRAVO CLAUDIO  SMEK BAÑOS HUGO

4.5 Fuerzas conservativas « Es aquella que realiza el mismo trabajo al mover un objeto a lo largo de cualquier camino entre dos puntos determinados, A y B.»

Ejemplo Ej: la gravedad

Fuerza conservativa Se puede demostrar calculando el trabajo gravitatorio a lo largo de dos caminos diferentes que unan los mismos puntos inicial y final  El W AB a lo largo del camino ACB es:  W AC = F g h = mgh  El W CB = 0 por que F g es perpendicular al movimiento  El W total a lo largo de ACB:  W ACB = W AC +W CB = mgh + 0 = mgh

Fuerzas conservativas  El W AB a lo largo del plano inclinado es igual a la componente de F g paralela al plano inclinado multiplicado por la distancia d.  W AB = m g sen Φ d  Pero, ACB es un triángulo rectángulo:  sen Φ = h d Por lo que W AB = m g h d = mgh = W ACB d Así, el W desde A hasta B es el mismo que a lo largo de ACB

Trabajo « El trabajo, en mecánica clásica, es el producto de una fuerza (en la dirección del desplazamiento) por la distancia que recorre (s). La fuerza que realiza trabajo es la componente Fx = F cos α ; mientras que Fy no realiza trabajo.»

Es el caso de una fuerza constante y trayectoria rectilínea. Fuerza paralela a una trayectoria rectilínea. Además, si la fuerza es paralela al desplazamiento, tendremos: Si la fuerza es paralela al desplazamiento, pero en sentido contrario:

Ejercicios Calcular el trabajo de una fuerza constante de 12 N, cuyo punto de aplicación se traslada 7 m, Si el ángulo entre las direcciones de la fuerza y del desplazamiento son 0°, 60°, 90°.

TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA VARIABLE El trabajo total a lo largo de la trayectoria entre los puntos A y B es la suma de todos los trabajos infinitesimales.

Ejercicios Calcular el trabajo necesario para estirar un muelle 5 cm, si la constante del muelle es 1000 N/m. La fuerza necesaria para deformar un muelle es F=1000·x N, donde x es la deformación. El trabajo de esta fuerza se calcula mediante la integral.  El área del triángulo de la figura es (0.05·50)/2=1.25 J

Ejercicios Hallar la velocidad con la que sale una bala después de atravesar una tabla de 7 cm de espesor y que opone una resistencia constante de F=1800 N. La velocidad inicial de la bala es de 450 m/s y su masa es de 15 g.  El trabajo realizado por la fuerza F es -1800·0.07=-126 J

Principio de la conservación de la Energía Mec Clásica U4 EQUIPO 6

Principio de la conservación de la energía «La ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra.» Constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. Aunque la energía no se pierde, se degrada de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica. En un proceso irreversible, la entropía de un sistema aislado aumenta y no es posible devolverlo al estado termodinámico físico anterior. Así un sistema físico aislado puede cambiar su estado a otro con la misma energía pero con dicha energía en una forma menos aprovechable.

Ejemplo Un movimiento con fricción es un proceso irreversible por el cual se convierte energía mecánica en energía térmica. Esa energía térmica no puede convertirse en su totalidad en energía mecánica de nuevo ya que, como el proceso opuesto no es espontáneo, es necesario aportar energía extra para que se produzca en el sentido contrario.

Energías

Formulas

Ejercicios

Referencias 