POTENCIA, TRABAJO Y ENERGIA
Trabajo y Energía
En el lenguaje ordinario, trabajo y energía tienen un significado distinto al que tienen en física.
Por ejemplo una persona sostiene una maleta; lo que estamos realizando es un esfuerzo (esfuerzo muscular, que produce un cansancio), que es distinto del concepto de trabajo.
Trabajo: decimos que realizamos un trabajo cuando la fuerza que aplicamos produce un desplazamiento en la dirección de esta
Es decir mientras la maleta este suspendida de la mano (inmóvil) no estamos realizando ningún trabajo.
Energía: Capacidad que tienen los cuerpos para producir transformaciones, como por ejemplo un trabajo.
Por ejemplo, cuando uno esta cansado, decimos que ha perdido energía, y cuando esta descansado y fuerte, decimos que esta lleno de energía.
Si un coche se queda sin combustible, posiblemente pienses que carece de energía, que no es del todo cierto, ya que puede rodar cuesta abajo.
1-El Trabajo y la Energía son magnitudes escalares, es decir, no tienen dirección ni sentido
2-Trabajo hecho por una fuerza constante En la definición de trabajo cabe destacar dos factores:
1-Sin desplazamiento no hay trabajo
Cuando sostenemos una maleta en la mano, no existe trabajo porque no hay desplazamiento
2-El desplazamiento ha de producirse en la dirección de la fuerza. Todo desplazamiento perpendicular a la dirección de la fuerza no implica realización de trabajo.
Podemos definir matemáticamente el trabajo como el producto de la Fuerza aplicada por el desplazamiento efectuado, si la fuerza y el desplazamiento tienen la misma dirección:
Trabajo = Fuerza x Desplazamiento
W =F.∆x
Hay que destacar que F (Fuerza), es la fuerza neta, es decir la resultante que actúa sobre el cuerpo, y que en este caso, es una fuerza constante.
Cuando la trayectoria es rectilínea, el desplazamiento coincide con el espacio recorrido y por lo tanto se puede decir que:
Trabajo = Fuerza x espacio
Solamente hace trabajo la componente de la fuerza que coincide con la dirección de desplazamiento.
Si la dirección de la fuerza para mover el baúl forma un cierto ángulo con la dirección del desplazamiento, solo se aprovecha la componente de la fuerza que coincide con la dirección del desplazamiento.
En el sistema internacional SI, la unidad utilizada para medir al trabajo es el Julio (J), que es definido como el trabajo hecho al aplicar una fuerza de 1 Newton, para producir un desplazamiento de 1 metro en la misma dirección de la fuerza.
1 Julio= 1 Newton x 1 metro; 1J=1N*1m
En el lenguaje ordinario, trabajo y energía tienen un significado distinto al que tienen en física.
Por ejemplo una persona sostiene una maleta; lo que estamos realizando es un esfuerzo (esfuerzo muscular, que produce un cansancio), que es distinto del concepto de trabajo.
Trabajo: decimos que realizamos un trabajo cuando la fuerza que aplicamos produce un desplazamiento en la dirección de esta
Es decir mientras la maleta este suspendida de la mano (inmóvil) no estamos realizando ningún trabajo.
Energía: Capacidad que tienen los cuerpos para producir transformaciones, como por ejemplo un trabajo.
Por ejemplo, cuando uno esta cansado, decimos que ha perdido energía, y cuando esta descansado y fuerte, decimos que esta lleno de energía.
Si un coche se queda sin combustible, posiblemente pienses que carece de energía, que no es del todo cierto, ya que puede rodar cuesta abajo.
1-El Trabajo y la Energía son magnitudes escalares, es decir, no tienen dirección ni sentido
2-Trabajo hecho por una fuerza constante En la definición de trabajo cabe destacar dos factores:
1-Sin desplazamiento no hay trabajo
Cuando sostenemos una maleta en la mano, no existe trabajo porque no hay desplazamiento
2-El desplazamiento ha de producirse en la dirección de la fuerza. Todo desplazamiento perpendicular a la dirección de la fuerza no implica realización de trabajo.
Podemos definir matemáticamente el trabajo como el producto de la Fuerza aplicada por el desplazamiento efectuado, si la fuerza y el desplazamiento tienen la misma dirección:
Trabajo = Fuerza x Desplazamiento
W =F.∆x
Hay que destacar que F (Fuerza), es la fuerza neta, es decir la resultante que actúa sobre el cuerpo, y que en este caso, es una fuerza constante.
Cuando la trayectoria es rectilínea, el desplazamiento coincide con el espacio recorrido y por lo tanto se puede decir que:
Trabajo = Fuerza x espacio
Solamente hace trabajo la componente de la fuerza que coincide con la dirección de desplazamiento.
Si la dirección de la fuerza para mover el baúl forma un cierto ángulo con la dirección del desplazamiento, solo se aprovecha la componente de la fuerza que coincide con la dirección del desplazamiento.
En el sistema internacional SI, la unidad utilizada para medir al trabajo es el Julio (J), que es definido como el trabajo hecho al aplicar una fuerza de 1 Newton, para producir un desplazamiento de 1 metro en la misma dirección de la fuerza.
1 Julio= 1 Newton x 1 metro; 1J=1N*1m
3- Concepto de Potencia:
Si subimos lentamente unas escaleras y después lo hacemos rápidamente, el trabajo realizado es el mismo en ambos casos, pero nuestra potencia es mayor en el segundo caso, porque realizamos el trabajo más rápidamente.
Para expresar la rapidez con que hacemos un trabajo, se utiliza el concepto de potencia.
Una máquina es más potente que otra, si es capaz de realizar el mismo trabajo en menos tiempo. La relación entre potencia, trabajo y tiempo invertido se puede expresar de la manera siguiente:
La unidad de la potencia en el Sistema Internacional (SI) es el Vatio (W), que se define como la potencia necesaria para hacer un trabajo de un julio en un segundo:
3.1 Potencia y rendimiento:Supongamos que un motor tiene una potencia Teórica de 1,4 Kw.
Independientemente de ello, el motor invierte 15 segundos en elevar un bloque de 100 Kg. hasta una altura de 16 metros.
Vamos a calcular la potencia real:
Para ello primero calcularemos el trabajo realizado:
W =F.∆x
La potencia será:
W = 100 Kg * 9’8 m/s2 * 16 m =15680 J
Como podemos comprobar, en la practica la potencia Teórica y la Real no coinciden (la real es menor), y esto es debido al rozamiento, vibraciones, y calentamiento que sufren los componentes.
Para medir esta perdida de potencia, se define el rendimiento de una máquina como sigue:
En el ejemplo anterior, el rendimiento del motor seria el siguiente:
Otras Unidades de trabajo y potencia :Se usa muy a menudo como unidad de trabajo el Kilovatio por hora (Kw.h) que se define como el trabajo hecho por una maquina de 1 Kw de potencia durante una hora
Un kilovatio por hora equivale a tres millones seiscientos mil Julios.
Como unidad de trabajo se suele emplear también el electronvoltio (eV) que equivale a (Es la energía que adquiere un electrón al ser acelerado con una diferencia de potencial de 1 voltio)
Unidad de Potencia: James Watt (1736-1819), ingeniero escocés que invento la maquina de vapor, define también como unidad de potencia el caballo de vapor (CV).
Un Caballo de Vapor podía reemplazar al trabajo que realizaba un caballo en la mina sacando agua (las bombas que extraían el agua de las minas eran accionadas por caballos).
Un caballo de Vapor equivale a 736 Watios.
Energía Mecánica: Como ya hemos visto, un cuerpo tiene energía, cuando tiene capacidad para llevar a término un trabajo.
El trabajo es la manera de expresar la cantidad de energía que ha pasado de una forma a otra forma o de un lugar a otro.
La Energía Mecánica, , suele estar asociada , la mayoría de las veces, con maquinas y movimientos. Esta forma de energía se estudia bajo dos aspectos: energía cinética y energía potencial.
Energía Cinética: Supongamos que aplicamos una fuerza a un cuerpo de masa m que esta en reposo, el cuerpo se acelera, gana velocidad y recorre una cierta distancia, se hace un trabajo sobre este, el cual se manifiesta en forma de Energía Cinética . Si la fuerza continua actuando sobre el cuerpo, se hace también sobre este un trabajo, que se transforma también en energía cinética.
Energía Cinética y Potencial.
La energía mecánica es la suma de la energía Potencial y la Cinética. La energía potencial está vinculada a la posición de los cuerpos. Depende de la altura, como se demuestra en la siguiente fórmula:
Ep = m.g.h
La energía potencial es igual a la masa del cuerpo multiplicada por la gravedad y por la altura a la que se encuentra desde un centro de referencia. Por ejemplo, desde el suelo.
La energía cinética de un cuerpo está determinada por la velocidad que tenga este y su masa. La fórmula es:
Ec = ½.m.v2
La energía cinética es igual a un medio del producto entre la masa y el cuadrado de la velocidad.
Por otra parte como se ha mencionado, la energía mecánica es la suma entre la energía potencial y cinética.
EM = Ep + Ec
Este valor siempre es constante en sistemas conservativos, es decir donde hay ausencia de fuerzas externas como podrían ser las fuerzas de rozamiento.
Por lo tanto, si la energía potencial disminuye, la energía cinética aumentara. De la misma manera si la cinética disminuye, la energía potencial aumentara.
La unidad más usada de energía es el joule (J).
Cuando estamos en presencia de fuerzas no conservativas como la fuerza de roce o rozamiento, esta realizaun trabajo en contra del desplazamiento de un cuerpo. Este trabajo es igual a dicha fuerza multiplicada por la distancia.
W fr = Fr . d
A su vez la Fr es igual a:
Fr = μ . N
μ = coeficiente de roce (son números que oscilan entre 0 y 1 y carecen de unidad)
N = Fuerza Normal
El trabajo que realiza este tipo de fuerzas hace que disminuya la energía mecánica del sistema. Es decir, va en detrimento de la energía mecánica inicial. Dicho de otra manera. La variación de laenergía mecánica de un sistema es igual al trabajo de la fuerza de roce.
EMa – EMb = WF
Si subimos lentamente unas escaleras y después lo hacemos rápidamente, el trabajo realizado es el mismo en ambos casos, pero nuestra potencia es mayor en el segundo caso, porque realizamos el trabajo más rápidamente.
Para expresar la rapidez con que hacemos un trabajo, se utiliza el concepto de potencia.
Una máquina es más potente que otra, si es capaz de realizar el mismo trabajo en menos tiempo. La relación entre potencia, trabajo y tiempo invertido se puede expresar de la manera siguiente:
La unidad de la potencia en el Sistema Internacional (SI) es el Vatio (W), que se define como la potencia necesaria para hacer un trabajo de un julio en un segundo:
3.1 Potencia y rendimiento:Supongamos que un motor tiene una potencia Teórica de 1,4 Kw.
Independientemente de ello, el motor invierte 15 segundos en elevar un bloque de 100 Kg. hasta una altura de 16 metros.
Vamos a calcular la potencia real:
Para ello primero calcularemos el trabajo realizado:
W =F.∆x
La potencia será:
W = 100 Kg * 9’8 m/s2 * 16 m =15680 J
Como podemos comprobar, en la practica la potencia Teórica y la Real no coinciden (la real es menor), y esto es debido al rozamiento, vibraciones, y calentamiento que sufren los componentes.
Para medir esta perdida de potencia, se define el rendimiento de una máquina como sigue:
En el ejemplo anterior, el rendimiento del motor seria el siguiente:
Otras Unidades de trabajo y potencia :Se usa muy a menudo como unidad de trabajo el Kilovatio por hora (Kw.h) que se define como el trabajo hecho por una maquina de 1 Kw de potencia durante una hora
Un kilovatio por hora equivale a tres millones seiscientos mil Julios.
Como unidad de trabajo se suele emplear también el electronvoltio (eV) que equivale a (Es la energía que adquiere un electrón al ser acelerado con una diferencia de potencial de 1 voltio)
Unidad de Potencia: James Watt (1736-1819), ingeniero escocés que invento la maquina de vapor, define también como unidad de potencia el caballo de vapor (CV).
Un Caballo de Vapor podía reemplazar al trabajo que realizaba un caballo en la mina sacando agua (las bombas que extraían el agua de las minas eran accionadas por caballos).
Un caballo de Vapor equivale a 736 Watios.
Energía Mecánica: Como ya hemos visto, un cuerpo tiene energía, cuando tiene capacidad para llevar a término un trabajo.
El trabajo es la manera de expresar la cantidad de energía que ha pasado de una forma a otra forma o de un lugar a otro.
La Energía Mecánica, , suele estar asociada , la mayoría de las veces, con maquinas y movimientos. Esta forma de energía se estudia bajo dos aspectos: energía cinética y energía potencial.
Energía Cinética: Supongamos que aplicamos una fuerza a un cuerpo de masa m que esta en reposo, el cuerpo se acelera, gana velocidad y recorre una cierta distancia, se hace un trabajo sobre este, el cual se manifiesta en forma de Energía Cinética . Si la fuerza continua actuando sobre el cuerpo, se hace también sobre este un trabajo, que se transforma también en energía cinética.
Energía Cinética y Potencial.
La energía mecánica es la suma de la energía Potencial y la Cinética. La energía potencial está vinculada a la posición de los cuerpos. Depende de la altura, como se demuestra en la siguiente fórmula:
Ep = m.g.h
La energía potencial es igual a la masa del cuerpo multiplicada por la gravedad y por la altura a la que se encuentra desde un centro de referencia. Por ejemplo, desde el suelo.
La energía cinética de un cuerpo está determinada por la velocidad que tenga este y su masa. La fórmula es:
Ec = ½.m.v2
La energía cinética es igual a un medio del producto entre la masa y el cuadrado de la velocidad.
Por otra parte como se ha mencionado, la energía mecánica es la suma entre la energía potencial y cinética.
EM = Ep + Ec
Este valor siempre es constante en sistemas conservativos, es decir donde hay ausencia de fuerzas externas como podrían ser las fuerzas de rozamiento.
Por lo tanto, si la energía potencial disminuye, la energía cinética aumentara. De la misma manera si la cinética disminuye, la energía potencial aumentara.
La unidad más usada de energía es el joule (J).
Cuando estamos en presencia de fuerzas no conservativas como la fuerza de roce o rozamiento, esta realizaun trabajo en contra del desplazamiento de un cuerpo. Este trabajo es igual a dicha fuerza multiplicada por la distancia.
W fr = Fr . d
A su vez la Fr es igual a:
Fr = μ . N
μ = coeficiente de roce (son números que oscilan entre 0 y 1 y carecen de unidad)
N = Fuerza Normal
El trabajo que realiza este tipo de fuerzas hace que disminuya la energía mecánica del sistema. Es decir, va en detrimento de la energía mecánica inicial. Dicho de otra manera. La variación de laenergía mecánica de un sistema es igual al trabajo de la fuerza de roce.
EMa – EMb = WF
TUTPRIALES DE APOYO
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