EVALUACION

Trabajo,
energía y potencia

1. La energía cinética y potencial de un objeto de 6 Kg de masa, que cae libremente a 5 m/s desde una altura de 2 m es de:
   1.       75 J de energía cinética y 117.6 J. de energía potencial
   2.     75 J de energía potencial y 100 J de energía cinética
   3.     75 J de energía cinética y 75 J. de energía potencial
2. En un movimiento fundamentalmente intervienen algunos o todos de los siguientes tipos de energía y trabajo:
   1.     Energía cinética, energía potencial y trabajo realizado por el peso
   2.     Energía cinética, energía potencial, trabajo realizado por fuerzas distintas al peso y la energía o trabajo perdido por el rozamiento
   3.     Energía mecánica y cinética
   4.     energía potencial y el trabajo realizado por la fuerza que impulsa al móvil
3. La energía mecánica de un objeto es la resta de la energía cinética y potencial que posee en un movimiento de caída libre:
   1.     Falso
   2.     Verdadero
4. El trabajo realizado sobre un objeto al trasladarlo 5.1 m por aplicación de una fuerza de 1.4 N en la dirección del desplazamiento es:
   1.     aproximadamente 2 J
   2.     aproximadamente 7 J.
   3.     aproximadamente 7 N.
5. Elige la sentencia que indique todas las magnitudes físicas de las que depende directamente el trabajo realizado por una fuerza:
   1.     La fuerza y la velocidad
   2.     el desplazamiento y la dirección de la fuerza
   3.     La trayectoria, desplazamiento y tiempo empleado
   4.     El módulo y dirección de la fuerza, y el desplazamiento
6. La potencia de un montacargas se define como:
   1.     La velocidad con que eleva los objetos. Su unidad en el sistema internacional es el m/s
   2.     El trabajo desarrollado en la unidad de tiempo, en el Sistema Internacional de unidades es el vatio
   3.     Es la energía potencial que proporciona al objeto que eleva. Su unidad en el Sistema internacional es el Julio
7. Dejamos caer un objeto de 7.5 Kg desde 3 m. de altura sobre un extremo de un banco rotatorio. En el otro extremo del banco hay otro objeto de masa 5.5 Kg. Razona e indica si el segundo objeto debido al impuso del primero sería capaz de alcanzar 4 m de altura.
   1.     Si será capaz de elevarlo por que pesa menos que el primer cuerpo
   2.     No, porque la energía mecánica del segundo objeto nunca será la misma que la transmitida por el primer objeto durante el impacto contra el banco.
   3.     Si será capaz de elevarlo porque la energía potencial que tiene a 4 m. de altura puede ser proporcionada por la energía cinética del primer cuerpo en el impacto contra el banco
   4.     No será capaz de elevarlo
8. Para elevar un cuerpo de 100 Kg a una velocidad de 6 m/s hasta una altura de 4 m. la potencia de la máquina debe ser como mínimo de 5.9 Kw y el trabajo ejercido por la grúa es de 3.9 KJ.
   1.     Falso
   2.     Verdadero
9. Señala todas aquellas acciones que conlleven la realización de un trabajo desde el punto de vista físico:
   1.     un operario sujetando una caja
   2.     un levantador de pesas sujetando las pesas en su punto más alto
   3.     Transportar la mochila desde tu casa al instituto
10. La energía es una magnitud física que caracteriza la capacidad de un objeto para realizar un trabajo:
1.     Falso
2.     Verdadero

EVALUACIÓN #2

• Sabes qué es el trabajo desde el punto de vista científico y qué fuerzas son las que pueden realizar trabajo y cuáles no?                       Desde el punto de vista científico el trabajo es lo que se denomina trabajo en física, que es una ciencia. Podríamos decir que está más encuadrado dentro de la mecánica, como rama de la física: "Producto de la fuerza por el camino que recorre su punto de aplicación y por el coseno del ángulo que forma la una con el otro". En términos vectoriales, considerando que la fuerza es un vector, con magnitud, dirección y sentido, y el recorrido es un desplazamiento (o una sucesión de ellos) y también el desplazamiento es vectorial, con magnitud, dirección y sentido, el trabajo es el producto escalar de la fuerza por el desplazamiento:

            W = trabajo = F • d = F . d . cos α                          donde α es el ángulo entre ellos.        

                                                                                                                                                          Las fuerzas que actúan son la fuerza el desplazamiento .

• ¿Conoces el papel que desempeña la fuerza de rozamiento cuando se realiza un trabajo?                                                                              Si hay rozamiento tiene que haber deslazamiento y entonces hay trabajo, solo que el trabajo de la fuerza de rozamiento es negativo por que la dirección de F y del desplazamiento son contrarias                                                                                                                                                                                                                              W=F * X                                                               
• ¿Sabes utilizar el concepto de energía y el principio de su conservación?                                                                                           Si por que tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento. energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.                                                                   
• ¿Conoces qué relación existe entre el trabajo y la energía?                     La relación que existe entre el trabajo y la energía. Sabemos que el trabajo efectuado sobre un objeto es igual a su cambio de energía cinética.
  Esta relación es llamada “El principio de trabajo y energía”
• ¿Entiendes el significado del término potencia?

La potencia es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo, es decir, potencia es lo mismo a decir la velocidad de cambio de energía en un sistema o al tiempo que se emplea en desarrollar tal o cual trabajo. Las unidades de potencia más populares en este sentido son: en el sistema métrico, el vatio, en el sistema  inglés, el caballo de vapor, en el sistema técnico de unidades, la caloría y en el sistema cegesimal, el ergio.

TALLER

FÍSICA, POTENCIA Y ENERGÍA

RESUMEN

TRABAJO, POTENCIA Y ENERGIA

Todos habitualmente utilizamos palabras como trabajo, potencia o energía.
En esta unidad precisaremos su significado en el contexto de la física; valoraremos la necesidad de tal precisión para abordar muchos hechos cotidianos; investigar nuevas aplicaciones; comprobaremos que el cálculo de un trabajo (W), de una potencia (P) desarrollada por una máquina o el control de la energía (E) consumida o almacenada, resultan muy útiles para el mantenimiento y desarrollo de la sociedad en que vivimos.

Trabajo

El trabajo físicamente considerado, es una magnitud directamente proporcional a la fuerza, y al espacio recorrido por el punto de aplicación de dicha fuerza en su misma dirección.

Trabajo positivo y negativo. Se considera como positivo el trabajo hecho por una fuerza cuyo punto de aplicación se desplaza en su misma dirección y sentido; y como negativo, el trabajo hecho por una fuerza cuyo punto de aplicación se desplaza en su misma dirección pero en sentido contrario. Los negativos son trabajos resistentes; los positivos son trabajos motores.

Se deben de cumplir tres requisitos:
1.- Debe haber una fuerza aplicada
2.-La fuerza debe ser aplicada a través de cierta distancia (desplazamiento)
3.-La fuerza debe tener una componente a lo largo del desplazamiento.

W = F . d

Fuerza de rozamiento y trabajo

Vamos a acercarnos un poco más a las situaciones físicas que planteamos. Sabemos que el esfuerzo para mover un coche averiado puede ser más o menos efectivo según la superficie por donde circulaba. En unidades anteriores tratamos la dinámica de los movimientos y ya se planteó la existencia de fuerzas de rozamiento. Veamos cómo influyen estas fuerzas en el contexto actual.

APRENDE: La fuerza de rozamiento no realiza ningún trabajo útil. Sin embargo la expresión matemática del trabajo no distingue entre tipos de fuerzas. Podemos calcular el "trabajo perdido por rozamiento":

Potencia

Es importante saber no sólo si existe la cantidad de energía necesaria para llevar a cabo una tarea, sino también cuánto tiempo se necesitará.

La potencia se define como el promedio del trabajo que se realiza:

                                                                         P = W / t

    

Debido a que el trabajo se mide en Joules (J) y, el tiempo, en segundos (s), la unidad de potencia es

Joules por segundo (J/s).

Sin embargo, en honor a James Watt, que hizo contribuciones críticas al desarrollar eficientes motores a vapor, la unidad de potencia también es conocida como Watt (W).

P = W / t P = F.dparalelo / t P= (F).dparalelo/t P=F.vparalelo

Debido a que W = Fd paralelo La reagrupación resulta en Porque v = d/t

Entonces, podemos definir la potencia como el producto de la fuerza aplicada y la velocidad del objeto paralela a dicha fuerza.

Otra expresión útil de la potencia puede derivarse de nuestro enunciado original acerca del principio de conservación de la energía.

P = W / t P = (Ef - Eo) / t

Ya que W = Ef - E0

Entonces, la potencia que un sistema absorbe puede ser expresada como la proporción en que la energía de un sistema está cambiando.

Energía

Es todo aquello que puede realizar un trabajo. Si un objeto tiene energía quiere decir que es capaz de ejercer una fuerza sobre otro objeto para realizar un trajo sobre él y si realizáramos una trabajo sobre un objeto, le proporcionamos a éste una cantidad de energía igual al trabajo realizado.

 Energía cinética

Imagina un objeto con una masa "m" n reposo a una altura "h". Si se deja caer, ¿a qué velocidad irá antes de golpear el piso? Se debe utilizar las ecuaciones de movimiento de cinemática para obtener la fórmula de v2.

Se tiene que v2 = vo2 + 2ad v2 = 2gh gh = v2 / 2

Ya que vo = 0, d = h,  y  a = g Y podemos resolver esto para "gh" Vamos a usar este resultado más adelante.

La energía que tiene un objeto en virtud de su movimiento se denomina energía cinética. El símbolo que utilizaremos para la energía cinética es EC.

Como todas las formas de energía, se mide en Joules (J).

La cantidad de EC que tiene un objeto se da de la siguiente manera:

EC= 1/2 mv2

Energía potencial elástica

La energía puede estar almacenada en un resorte; esta energía se denomina Energía

Potencial Elástica.

Hooke observó la relación entre las fuerzas necesaria para comprimir un resorte, y cuánto se comprimía dicho resorte.

Fresorte = -kx

k representa la constante del resorte y se mide en N/m.

x representa la compresión del resorte (cuanta longitud se comprime).

El signo – nos dice que la fuerza es restauradora.

Energía potencial elástica

La energía que se imparte en el resorte por medio del trabajo debe estar almacenada en la energía potencial elástica (EPE) del resorte:

EPE = 1/2 k x2

Como todas las formas de energía, se mide en Joules (J).