Trabajo y Energa

Trabajo, Potencia y Energa

Qu es el Trabajo?En la ciencia, la palabra trabajo tiene un significado diferente al que usted puede estar familiarizado.La definicin cientfica del trabajo es: el uso de una fuerza para mover un objeto en una distancia (cuando ambas: la fuerza y el movimiento del objeto estn en la misma direccin.)Entonces:Cundo se realiza Trabajo?

Trabajar o noDe acuerdo con la definicin cientfica, que es trabajo; piense en cual de las siguientes situaciones se da.Un profesor dando una conferencia en su clase.un ratn empujando un pedazo de queso con su nariz por el suelo.

Dnde ocurre trabajo?Un cientfico, pronuncia un discurso ante una audiencia de sus compaeros. Un Fisicoculturista levanta 350 libras por encima de su cabeza. Una madre lleva a su beb de habitacin en habitacin. Un padre lleva un beb en un carro. Una mujer lleva una bolsa de 20 kg de comestibles a su coche.

Requisitos para realizar un trabajo1.- Debe haber una fuerza aplicada2.-La fuerza debe ser aplicada a travs de cierta distancia (desplazamiento)3.-La fuerza debe tener una componente a lo largo del desplazamiento. Es decir, si la fuerza y la distancia van en la misma direccin, la fuerza hace trabajo positivo. Si la fuerza y la distancia van en la direccin opuesta, la fuerza realiza trabajo negativo.

Frmula para el trabajo Trabajo = fuerza x distancia

La unidad de fuerza es el newtonLa unidad para la distancia es el metroLa unidad de trabajo es newton-metrosUn newton-metro es igual a un julioPor lo tanto, la unidad de trabajo es un jouleW= F x DTrabajo = fuerza x distanciaCalcule: Si un hombre empuja un bloque de hormign en una distancia de 10 metros con una fuerza de 20 N, cual es la cantidad de trabajo que ha hecho?

W= F x DTrabajo = fuerza x distanciaCalcule: Si un hombre empuja un bloque de hormign en una distancia de 10 metros con una fuerza de 20 N, cual es la cantidad de trabajo que ha hecho? 200 joules(W = 20N x 10m)

Ejemplos1.- Un remolcador ejerce una fuerza constante de 4000 N sobre un barco y lo mueve una distancia de 15 m a travs del puerto. Qu trabajo realiz el remolcador?

DATOSFRMULACLCULOSRESULTADOSF = 4000NT = F x dT = 4000N X 15mT = 6000Jd =15 mT = ?Ejemplo 21.- Un mensajero lleva un paquete de 35 N desde la calle hasta el quinto piso de un edificio de oficinas, a una altura de 15 m. Cunto trabajo realiza?

DATOSFRMULACLCULOSRESULTADOSF = 35NT = FxdT = 35N X 15mT =525 Jd =15 mT = ?Cuando no hay trabajoSi la fuerza no est en la direccin del desplazamiento, la fuerza no realiza trabajo.La tensin de la cuerda es hacia el centro del crculo.La pelota se mueve a lo largo de la circunferencia del crculo.Por lo tanto, no hay trabajo.

Usted hace un trabajo al levantar una caja, ya que recorre una distancia del piso hacia arriba y ejerce una fuerza.Pero cuando usted lleva esa caja alzada y la traslada no hace trabajo ya que la fuerza va perpendicular a la direccin. Segn la figura cuando se lleva una caja en una habitacin, la fuerza sobre la caja es perpendicular a la direccin de la caja. Ningn trabajo se hace en la caja por la fuerza de sujecin hacia arriba.

ConclusinEl trabajo se define como el producto de la fuerza y la distancia a travs del cual la fuerza mueve un objeto en la direccin de la fuerza.

PowerLa potencia es la velocidad a la que se realiza trabajo.

Potencia = Trabajo * / Tiempo * (fuerza x distancia)

La unidad de potencia es el Watts. ( W )

Pensemos1.Dos estudiantes de fsica, Ben y Bonnie, se encuentran en la sala de pesas. Bonnie levanta la barra de 50 kg sobre su cabeza (aproximadamente a una distancia de 0,60 m) 10 veces en un minuto, Ben levanta la barra de 50 kg a la misma distancia sobre su cabeza 10 veces en 10 segundos.Qu estudiante hace el mayor trabajo?Qu estudiante entrega la mayor parte del poder?Explique sus respuestas.Ben y Bonnie no hacen la misma cantidad de trabajo sino que aplican la misma fuerza para levantar la misma barra a la misma distancia por encima de sus cabezas.Sin embargo, Ben es el ms poderoso ya que hace el mismo trabajo en menos tiempo.Potencia y el tiempo son inversamente proporcionales.

2. Cunta potencia se necesita para mover una masa de 10 kg con una aceleracin de 2 m / s una distancia de 10 metros en 5 segundos Este problema requiere el uso de las frmulas para la fuerza, el trabajo, y la potencia en el orden correcto.

Fuerza = masa x aceleracin 10Kg x 2 m / s Fuerza =20 NTrabajo = fuerza x distanciaWork = 20 N x 10mWork = 200 JoulesPotencia = Trabajo / Tiempo P= 200J / 5sP= 40 watts

Energa le informa acerca de la posicin y velocidad.

Sin embargo, no contiene ninguna informacin sobre el tiempo.

La potencia es la velocidad a la que la energa se transfiere o se transforma.

La forma de hacer el trabajo

MatemticamenteEn las unidades del SI, se utiliza el vatio o watts:1 W = 1 J / s.En unidades inglesas, usamos caballos de fuerza:1 hp = 746 W

EnergaLa energa se define como la medida de la capacidad de un sistema para realizar trabajo.Utilizamos el smbolo E para representar la energa.Energa tiene las mismas unidades que el trabajo:Joule para SI, pies libras en el sistema Ingls

EnergaHay varios tipos de energa:La energa cintica es la energa asociada al movimiento de un objeto. Usamos el smbolo de KE.

EnergaLa energa potencial es la energa asociada con la posicin del sistema o la orientacin. Utilizamos el smbolo PE.

Energa cinticaLa frmula de la energa cintica es:

Donde: m= es la masa del objeto v= es la velocidad

Energa cinticaEn el Ejemplo 3.5 calculamos el trabajo que se realiza en un coche de 1.000 kg, ya que acelera de 0 a 27m/s. Encuentre la energa cintica del vehculo cuando La energa cintica es 27m / s.RESPUESTA:El problema nos da:

Ejemplo 3.5DISCUSIN:Esto es igual al trabajo (ideal)que se requiere para mantener al auto a la velocidad requerida.Pudimos determinar la cantidad de trabajo requerido para encontrar la energa cintica del auto.Esta es la idea de conservacin de la energa.

ENERGA POTENCIAL:

Laenerga potencialimplica que debe haber un potencial para realizar un trabajo.El trabajo puede ser realizado por el cuerpo despus de haber cado a una altura ( h ),por lo tanto el cuerpo tiene una energa potencial igual al trabajo externo necesario para elevarlo. A partir de estos datos se puede calcular la energa potencialPE= mxgxhm= masag= gravedadh= alturaEnerga Potencial gravitacionalLa energa potencial gravitatoria es igual al trabajo realizado por la gravedad.Si tiene que levantar un objeto, se debe aplicar una fuerza al menos igual al peso del objeto:La elevacin a travs de una distancia d, el trabajo es:

Energa potencial gravitatoriaTenga en cuenta que slo se ocupan de la distancia a travs de la cual un objeto se mueve.El ladrillo tiene 14,7 J De EP en relacin a la superficie de la mesa.Tiene 44,1 J de PE Relacin con el piso.

EjemploEjemplo 3.7Un ladrillo de 3 kg se eleva a una altura de 0,5 metros por encima de una mesa que es de 1,0 m de altura. Determinar la energa potencial gravitatoria con respecto a la mesa y el piso.

EjemploEjemplo 3.7El EP en relacin a la tabla es la siguiente:

Energa potencial elstica

RepasemosSegn la figura, se esta haciendo un trabajo.Explicacin:Usted puede hacer el trabajo en sus msculos, pero no en la pared.

RepasoEl trabajo se realiza en el levantamiento de una barra. Cunto trabajo se realiza en el levantamiento de una barra de pesas dos veces ms pesada a la misma distanciaA. Dos veces como mucho.B. La mitad como mucho.C. El mismo.D. Depende de la velocidad del que alza la barra.Explicacin:Esto est de acuerdo con el trabajo = fuerza x distancia. Dos veces la fuerza por la misma distancia que significa dos veces la labor realizada en la barra.RepasoUn trabajo que se puede hacer lenta o rpidamente. Ambos pueden requerir la misma cantidad de trabajo, pero diferentes cantidades de:A. energa.B. impulso.C. poder.D. impulso.Comentario:La potencia es la velocidad a la que se realiza trabajo.Repaso Un auto se eleva en una plataforma ,para reparaciones en una estacin de servicio aumentara la energa potencial en relacin al suelo?S.No.A veces.No hay suficiente informacin.

Comentario: Si el auto es dos veces ms pesado, el aumento de la energa potencial sera el doble.