Una fuerza constante genera trabajo cuando, aplicada a un cuerpo, lo desplaza a lo largo de una determinada




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fecha de publicación01.08.2016
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TRABAJO, ENERGIA CINETICA, POTENCIAL Y MECANICA




Una fuerza constante genera trabajo cuando, aplicada a un cuerpo, lo desplaza a lo largo de una determinada distancia.

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. Por otra parte, si una fuerza constante no produce movimiento, no se realiza trabajo. Por ejemplo, el sostener un libro con el brazo extendido no implica trabajo alguno sobre el libro, independientemente del esfuerzo necesario.

El trabajo se expresa en Joules (J).

Cuando la fuerza tiene la dirección de movimiento.

W = F.d

W: Trabajo realizado por la fuerza.

Cuando la fuerza aplicada tiene una inclinación con respecto al movimiento.

W = F.cos .d

Todas las fuerzas perpendiculares al movimiento no realizan trabajo.

Energía




La magnitud denominada energía enlaza todas las ramas de la física. En el ámbito de la física, debe suministrarse energía para realizar trabajo. La energía se expresa en joules (J). También puede hacerse en ergios pero no es tan frecuente. Existen muchas formas de energía: energía potencial, eléctrica y magnética, energía cinética, energía acumulada en resortes estirados, gases comprimidos o enlaces moleculares, energía térmica

Energía cinética




Cuando una fuerza aumenta la velocidad de un cuerpo también se realiza trabajo, como ocurre por ejemplo en la aceleración de un avión por el empuje de sus reactores. Cuando un cuerpo se desplaza con movimiento variado desarrolla energía cinética.

Ec = ½.m.v2

w = F.d

w = Ec

F.d = ½.m.v2

Ec: Energía cinética.

El trabajo realizado por la fuerza resultante que actúa sobre una partícula es igual a la variación de la energía cinética de dicha partícula.

Ec = Ec2 - Ec1

w = Ec2 - Ec1

F.d = ½.m.( v22 - v21)

Ec: Variación de la energía cinética.

Energía potencial gravitatoria




Cuando se levanta un objeto desde el suelo hasta la superficie de una mesa, por ejemplo, se realiza trabajo al tener que vencer la fuerza de la gravedad, dirigida hacia abajo; la energía comunicada al cuerpo por este trabajo aumenta su energía potencial. Si se realiza trabajo para elevar un objeto a una altura superior, se almacena energía en forma de energía potencial gravitatoria.

Cuando un cuerpo varía su altura desarrolla energía potencial.

Ep = m.g.h w = F.d L = Ep

P.d = m.g.h

Ep: Energía potencial.

El trabajo realizado por la fuerza peso es igual a la variación de la energía potencial.

Ep = Ep2 - Ep1

w = Ep2 - Ep1

P.d = m.g.( h2 - h1)

Ep: Variación de la energía potencial.

En todas las transformaciones entre un tipo de energía y otro se conserva la energía total, y se conoce como teorema de la energía mecánica (EM). Por ejemplo, si se ejerce trabajo sobre una pelota de goma para levantarla, se aumenta su energía potencial gravitatoria. Si se deja caer la pelota, esta energía potencial gravitatoria se convierte en energía cinética. Cuando la pelota choca contra el suelo, se deforma y se produce fricción entre las moléculas de su material. Esta fricción se transforma en calor o energía térmica.

Otro tipo de energía potencial es la ELASTICA

Energía Potencial Elástica: Si se considera un resorte que cuelga del techo y uno de sus extremos está fijo, adosado al techo, mientras su otro extremo está libre, al ejercer una fuerza sobre el resorte éste se puede comprimir, disminuyendo su longitud. Para que el resorte no se estire será necesario mantener una fuerza sobre él. Al acabarse la fuerza, el resorte se descomprime, estirándose.

Si ahora se tiene el resorte con un extremo fijo sobre la mesa, y se ejerce una fuerza para comprimirlo, si el extremo libre de este resorte se pone en contacto con algún cuerpo, al descomprimirse puede provocar que el objeto se mueva, comunicándole energía cinética (energía que poseen los cuerpos cuando se mueven).

Este hecho pone de manifiesto que el resorte comprimido posee energía almacenada que se denomina energía potencial elástica.

Cuando se salta en una cama elástica, también se pone de manifiesto este hecho; la persona que cae desde cierta altura sobre la cama tiene inicialmente una energía potencial que irá disminuyendo progresivamente durante la caída, mientras que su energía cinética (de movimiento) irá aumentando. Al chocar contra la superficie de la cama se perderá energía cinética; los resortes de la cama se colocarán tensos. La energía cinética se ha transferido a los resortes, almacenándose en forma de energía potencial elástica. Ésta se pondrá de manifiesto rápidamente. Los resortes se descomprimirán y le comunicarán movimiento al cuerpo hacia arriba, adquiriendo cierta velocidad, es decir, energía cinética. Ésta irá disminuyendo con la altura mientras que la energía potencial irá aumentando ya que aumentará la altura del cuerpo.

Para calcularla se utiliza esta fórmula:


http://www.fisicapractica.com/imagenes/trabajo-energia/epe.gif

K = Constante del resorte
Δx = Desplazamiento desde la posición normal
Epe = Energía potencial elástica
Siendo delta x el estiramiento del resorte y la K es la constante del resorte que viene con valores predeterminados
ENERGIA MECANICA
Es la suma de la energía cinetica mas las dos energias potenciales
EM= Ec + EPG + EPE

Fuerzas conservativas




Para un cuerpo de masa m que se mueve del punto 1 al 2 y luego del punto 2 al 1.

Una fuerza es conservativa si el trabajo efectuado por ella sobre una partícula que se mueve en cualquier viaje de ida y vuelta es 0.

EM = 0

EM : Variación de la energía mecánica.

Trabajo de fuerzas conservativas:

w = EM

EM = Ec + Ep

w = Ec + Ep

Fuerzas no conservativas




Para un cuerpo de masa m que se mueve del punto 1 al 2 y luego del punto 2 al 1.

Una fuerza es no conservativa si el trabajo efectuado por ella sobre una partícula que se mueve en cualquier viaje de ida y vuelta es distinto de 0.

EM 0

EM = HO

EM: Variación de la energía mecánica.

HO : Trabajo de la fuerza de rozamiento.

Trabajo de fuerzas no conservativas:

w = EM + HO

w = Ec + Ep + HO

Siendo: HO = Fr.d

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