trabajo y energia ymv
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TrabajoTrabajoEl significado físico de la palabra trabajo difiere del significado habitual!!!!El trabajo es un método de transferencia de energía
• Mientras se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce una transferencia de energía al mismo, por lo que puede decirse que el trabajo es energía en movimiento.
• El concepto de trabajo está ligado íntimamente al concepto de energía y ambas magnitudes se miden en la misma unidad: Joule.
TrabajoTrabajoMedida cuantitativa de la Medida cuantitativa de la
transferencia de transferencia de movimiento ordenado de un movimiento ordenado de un
cuerpo a otro mediante la cuerpo a otro mediante la acción de una fuerzaacción de una fuerza
Una fuerza realiza trabajo cuando modifica el movimiento de un cuerpo desde una posición A hasta B . Unidades [J]=[N.m]
F es el vector fuerza aplicado al objeto.Fs es la componente a lo largodel desplazamiento.
W=F·s
Integral
Fuerza v/s desplazamiento
El área es el trabajo
W = F x d
W = F x d
W = 5 x 10 = 10 J
0 d (m)
Fuerza (newton)
5
W = F x d
10
La Fuerza es constante
• Todo cuerpo en movimiento o reposo posee energía mecánica.
• “En cualquier proceso, la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma en otras modalidades.
• La energía total de un sistema es constante”• Matemáticamente es la suma de todas las energías.
2
c
m vE
2=
pgE mgh=
EpEcE +=mec
EL trabajo realizado por todas las fuerzas se puede expresar como la variación de energía cinética
)(
2
1
2222
2
zyx vvvv
vmEc
++=
=
W F cos d= • θ •ur ur
Si el cuerpo se desplaza horizontalmente (1 metro) y se ejerce un trabajo perpendicular a ella (100 newton), el trabajo realizado por esta fuerza es:
W F cos d
W 100N cos 90º 1m
W 100N 0 1m 0
= • α •
= • •
= • • =
ur ur
uur
uur
• O sea el cargar el peso de la mochila horizontalmente, no se hace trabajo, porque la fuerza (el peso) y el desplazamiento son perpendiculares.
Fuerza
Desplazamiento
FuerzaDesplazamient
o
Potencia
Resulta interesante no solo conocer la energía intercambiada con un sistema, sino también, la rapidez con la cual se intercambia esa energía. La relación de transferencia de energía respecto al tiempo, se denomina Potencia
dt
dWP
t
WP
=
∆=
Potencia Media
Potencia instantánea
Si la fuerza es constante:
vFdt
drF
dt
dWP .. ===
θ
0 <θ<π /2Como
Entonces el trabajo es posit ivo
cos θ > 0
F
∆X
θ = π/2Como
Entonces las fuerzas perpendiculares al
desplazamiento no realizan trabajo
cos θ = 0
F
∆X
θ
π /2 <θ <πComo
Entonces el trabajo es negativo
cos θ <0
F
∆X
m pg cE E E= +
• Si un cuerpo de 5 kg de masa, se encuentra a una altura de 40 metros, y se suelta. Calcula:
• el tiempo que se demora en llegar al suelo
• La energía potencial y la cinética
•La rapidez que llevaba al segundo
•Datos
• m = 5 kg
• h = 40 m
•el tiempo que se demora en llegar al suelo:
( )( )
( )
( )
2
2
2
2
2
d = Vi t + a t
40 = 0 t + 10 t
40 = 10 t
40= t
10
4 = t t 2s
• •
• •
•
→ =
•Datos
• m = 5 kg
• h = 40 m
•La energía potencial y la cinética al segundo
( )
2
2
a td = Vi t +
2
10 1h =
2h = 5 m
••
•
pg
pg
pg
E mgh
E 5 10 5(J)
E 250 J
=
= • •
=
2c
2
c
c
E (mv ) /2
5 (10)E
2500
E 250 J2
=
•=
= =
•Datos
• m = 5 kg
• h = 40 m
•La energía potencial y la cinética al segundo
f i
1s
1s
V at V
V 10 1(m /s)
V 10 (m /s)
= += •
=