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).