Energía y Trabajo Mecánico. Principio de Conservación.
- 2. ENERGÍA – TRABAJO - POTENCIA Ficha de Cátedra Prof. Lic. Pablo Andrés Manzano
- 3. ENERGÍA Es la capacidad de un objeto para realizar trabajo como por ejemplo, moverse, empujar un objeto, etc.
- 4. ENERGÍA MECÁNICA Es la energía asociada al estado de reposo o movimiento de los cuerpos por la acción de fuerzas.
- 5. ENERGÍA MECÁNICA Es la suma de 3 tipos de energía: • Cinética • Potencial Gravitatoria • Potencial Elástica Em = Ec + Epg + Epe
- 6. ENERGÍA CINÉTICA Un objeto tiene energía cinética cuando se está moviendo, es decir cuando su velocidad es distinta de cero. Ec = ½ m . v2 m: masa del automóvil – v: su velocidad
- 7. ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA Un objeto tiene energía potencial gravitatoria cuando está fuera del piso, es decir cuando su altura es distinta de cero. Epg = m . g . h h
- 8. ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA Un objeto tiene energía potencial elástica cuando está comprimiendo o estirando resorte. Epe = ½ . k . x2 K: constante elástica del resorte – x : compresión x
- 9. UNIDADES DE ENERGÍA MECÁNICA La unidad de energía mecánica es el Joule (J): 1 Joule = N . m = Kg . m2 / seg2
- 10. UNIDADES DE ENERGÍA MECÁNICA Ec: ½ m . v2 = Kg. (m/seg)2 = kg.m2 /s2 = J Epg = m.g.h = Kg . m/s2 . m = Kg.m2 /s2 = J Epe = ½ k.x2 = N/m . m2 = N.m = J
- 11. PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA La energía mecánica de un sistema aislado se conserva. Esto significa que si no existen fuerzas externas que transformen la energía del sistema en calor, como por ejemplo las fuerzas de rozamiento, entonces la energía mecánica inicial y final son iguales.
- 12. Inicialmente el resorte tiene energía potencial elástica. Al soltarlo, esta energía es transferida a la esfera la cual se pone en movimiento y asciende Energía Potencial Elástica
- 13. En este punto, la energía de la esfera es cinética porque está subiendo y potencial gravitatoria porque está a una altura h respecto del piso Energía Potencial gravitatoria + Energía Cinética h
- 14. En este punto, la energía de la esfera es solo potencial gravitatoria porque está en la altura máxima y allí se detuvo. Energía Potencial gravitatoria h
- 15. Veamos otro ejemplo: Energía Cinética Energía Cinética y Gravitatoria
- 16. Veamos otro ejemplo: Supongamos que la masa de la esfera es 3 kg Energía Mecánica Inicial: Energía Gravitatoria Emi = Epg = m.g.h = 3 kg. 10 m/s2 . 5 m = 150 J 5 m Energía Mecánica Final: Energía Cinética = 150 J 150 J = Ec = ½ 3 kg . v2 => v = 10 m/seg. No hubo rozamiento => no perdió energía
- 17. TRABAJO MECÁNICO Una fuerza F realiza trabajo mecánico cuando al actuar sobre un objeto hace que éste se desplace una distancia d L = F . d . Cos α Dirección de la Fuerza F Dirección del desplazamiento α
- 18. TRABAJO MECÁNICO Aquí la Fuerza F producirá el desplazamiento del carrito una distancia d El Trabajo Mecánico es F x d x cos α (en este caso α es 0 pues F y d son paralelas) d
- 19. TRABAJO MECÁNICO Supongamos que F es 50 N y que el carrito se desplazó 4 m: Entonces, L = 50N . 4 m . Cos 0° = 200 J d Noten que las unidades de L son las mismas unidades que para la Energía Mecánica 50 N 4 m
- 20. ¿Qué ocurrirá si el objeto pierde energía durante el movimiento por efecto del rozamiento? Veamos como calcular la energía perdida por rozamiento. Esta energía perdida se calcula como el Trabajo de la Fuerza de Rozamiento
- 21. Veamos como se calcula esto en el ejemplo anterior de la esfera que caía: Energía Mecánica Inicial: Energía Gravitatoria Emi = Epg = m.g.h = 3 kg. 10 m/s2 . 5 m = 150 J 5 m Em Final: Emi – LFr = 150 J – 36J = 114 J = Ec 114 J = Ec = ½ 3 kg . v2 => v = 8,72 m/seg. Supongamos que en esta parte de longitud 3 m la esfera pierde energía por rozamiento con el piso La energía perdida es igual al trabajo de la fuerza de rozamiento: LFr = Fr . d . Cos α Suponiendo µd = 0,4 => Entonces Fr = 0,4 .3 Kg .10 m/s2 = 12 N LFr = 12 N . 3m . Cos 90° = 36 J
- 22. POTENCIA Se define como el trabajo realizado en la unidad de tiempo:Es decir…… Pot = L / t
- 23. POTENCIA Supongamos que en el ejemplo anterior la Fuerza F de 50 N tardó 5 segundos en desplazar al carriro 4 m: Entonces, Pot = 50N . 4 m / 5 seg = 40 w d La unidad de potencia es el Watt que equivale a 1 Joule / seg.
- 24. POTENCIA Otras Unidades de Potencia son: HP : Horse Power que equivale a 745,7 watt CV : Caballo de Vapor que equivale a 736 watt 1 Kw (kilowatt) = 1000 w
- 25. FIN Prof. Lic. Pablo Andrés Manzano