tema 10. energía mecánica y trabajo
TRANSCRIPT
4º ESO Física y Química
Tema 10. Energía mecánica y trabajo
Cristina Fernández Sánchez www.nikateleco.es - [email protected]
1
Tema 10. Energía mecánica y trabajo
1. Energía
1.1 Características de la energía 1.2 Unidades de energía 1.3 Formas de energía
1.4 Ley de conservación de la energía 1.5 Principio de conservación de la energía mecánica en
ausencia de fuerzas disipativas
2. Trabajo
2.1 Trabajo mecánico 2.2 Signos del trabajo 2.3 Trabajo neto (o total) 2.4 Principio de conservación de la energía mecánica
cuando existen fuerzas disipativas 2.5 Potencia
4º ESO Física y Química
Tema 10. Energía mecánica y trabajo
Cristina Fernández Sánchez www.nikateleco.es - [email protected]
2
Tema 10. Energía mecánica y trabajo
3. Energía Pág. 286 del libro. LEEMOS
La energía es la magnitud física que permite cuantificar la capacidad de los cuerpos para realizar cambios en el entorno o sobre sí mismos,
mediante calor o la realización de un trabajo.
1.1 Características de la energía
Pág. 287 del libro. LEEMOS Y ENTRA COMO TEORÍA
1.2 Unidades de energía
La unidad de energía en el SI es el julio (𝐽). Como calor y trabajo son transferencias de energía, se medirán en sus mismas unidades. Otra
unidad de energía equivalente es la caloría (𝑐𝑎𝑙).
𝟏𝒄𝒂𝒍 = 𝟒, 𝟏𝟖𝑱
La energía se
transfiere mediante
calor o trabajo
La energía se
transporta
La energía se
almacena
La energía se
transforma
La energía siempre
se conserva
La energía se
degrada
La energía no se puede
medir directamente
4º ESO Física y Química
Tema 10. Energía mecánica y trabajo
Cristina Fernández Sánchez www.nikateleco.es - [email protected]
3
1.3 Formas de energía
Pág. 286 del libro. LEEMOS Y ENTRA COMO TEORÍA
Energía electromagnética
Energía sonora
Energía luminosa
Energía eléctrica
Energía química
Energía nuclear
Energia térmica o calorífica
Energía mecánica = energía cinética + energía potencial (gravitatoria y/o elástica)
𝑬𝑪 =𝟏
𝟐𝒎𝒗𝟐
𝑬𝑷𝒈 = 𝒎𝒈𝒉
𝑬𝑷𝒆 =𝟏
𝟐𝒌∆𝒙𝟐
𝑬𝑴 = 𝑬𝑪 + 𝑬𝑷𝒈 + 𝑬𝑷𝒆
4º ESO Física y Química
Tema 10. Energía mecánica y trabajo
Cristina Fernández Sánchez www.nikateleco.es - [email protected]
4
1.4 Ley de conservación de la energía
Pág. 289 del libro.
La energía del universo ni se crea ni se destruye; solo se transforma.
Por tanto, la cantidad total de energía en el universo permanece constante.
1.5 Principio de conservación de la energía mecánica en ausencia de fuerzas disipativas
En cualquier proceso en el que no exista fuerza de rozamiento se cumple que:
𝑬𝑴_𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 = 𝑬𝑴_𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍
4. Trabajo
2.1 Trabajo mecánico
Pág. 290 del libro. LEEMOS
El trabajo mecánico es realizado por una fuerza constante aplicada a un cuerpo es igual
al producto de la fuerza efectiva por el desplazamiento que sufre el cuerpo.
𝑾 = 𝑭𝒆𝒇𝒆𝒄𝒕𝒊𝒗𝒂 · ∆𝒙 → 𝑾 = 𝑭 · 𝒄𝒐𝒔𝜶 · ∆𝒙
donde α es el ángulo que forma la fuerza aplicada con la dirección del desplazamiento. OJO:
para los ejercicios debéis repasar conceptos de cinemática (tema 6) y dinámica (tema 7).
4º ESO Física y Química
Tema 10. Energía mecánica y trabajo
Cristina Fernández Sánchez www.nikateleco.es - [email protected]
5
2.2 Signos del trabajo
Pág. 291 del libro. LEEMOS
Si el trabajo es positivo (𝑾 > 𝟎)
Si el trabajo es nulo (𝑾 = 𝟎)
Si el trabajo es negativo (𝑾 < 𝟎)
se llama trabajo motor se llama trabajo resistente
nos indica que se le está comunicando energía
mecánica al cuerpo y que la fuerza contribuye
al movimiento de este
nos indica que no se aporta ni resta
energía al cuerpo
nos indica que se le está restando energía
mecánica al cuerpo y que la fuerza se opone
al movimiento de este
En este caso la fuerza
se llama fuerza motora
En este caso la fuerza
se llama fuerza resistencia
Ocurre cuando el ángulo se encuentra
entre 0 < 𝛼 < 90°
Ocurre cuando el ángulo es 𝛼 = 90° o
cuando no hay desplazamiento ∆𝑥 = 0
Ocurre cuando el ángulo se encuentra
entre 90° < 𝛼 < 180°
4º ESO Física y Química
Tema 10. Energía mecánica y trabajo
Cristina Fernández Sánchez www.nikateleco.es - [email protected]
6
2.3 Trabajo neto (o total)
Pág. 292 del libro. LEEMOS
El trabajo total o neto realizado por todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es igual a la
suma de trabajos individuales de cada una de las mismas. Por ejemplo, podemos encontrarnos con
la fuerza peso, la fuerza normal, la fuerza de rozamiento o simplemente fuerzas externas (como
cuando una cuerda tira de una piedra). En tal caso, el trabajo neto es:
𝑾𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝑾𝒑 + 𝑾𝑵 + 𝑾𝒓𝒐𝒛 + 𝑾𝑭𝟏 + 𝑾𝑭𝟐 + 𝑭𝟑 + ⋯
2.4 Principio de conservación de la energía mecánica cuando existen fuerzas disipativas
Pág. 302 del libro. LEEMOS
En cualquier proceso en el que exista fuerza de rozamiento se cumple que:
𝑬𝑴_𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 = 𝑬𝑴_𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 + 𝑾𝒓𝒐𝒛
2.5 Potencia
Pág. 295 del libro. LEEMOS
Se define potencia como una medida de la rapidez con la que se realiza un trabajo. Se mide en vatios (𝑊).
𝑷 =𝑾
𝒕
𝟏𝒌𝑾 = 𝟏𝟎𝟎𝟎𝑾 𝟏𝑪𝑽 = 𝟕𝟑𝟓, 𝟓𝑾 𝟏𝒌𝑾𝒉 = 𝟑, 𝟔 · 𝟏𝟎𝟔𝑱