TEMA 7. ENERGÍA Y TRABAJO
Objetivos fundamentales
-
Definir energía. Conocer algunas de las formas
en que se presenta.
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Definir energía cinética. Hallar la energía cinética
de un cuerpo.
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Definir energía potencial. Memorizar y aplicar
la expresión de la energía potencial gravitatoria.
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Definir energía mecánica, enunciar el teorema de
conservación y aplicar en ejercicios.
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Definir trabajo. Resolver ejercicios de cálculo
del trabajo.
Concepto de energía
Energía
es todo aquello que proporciona a un cuerpo la capacidad de producir acciones
sobre los cuerpos que le rodean.
Según
la causa de esta capacidad se habla de diferentes tipos de enrgía: química, eléctrica,
eólica, solar, nuclear…
Energía cinética
Es
la energía que tiene un cuerpo debido a su movimiento.
EC
= ½ · m · v2 > kg
· m2/s2 = Julio (J)
Energía potencial gravitatoria
Esta
es la energía que tiene un cuerpo debido a su posición cuando está sometido a
la acción de determinadas fuerzas. Ej: El peso, entre cargas eléctricas, un
muelle… Se llaman fuerzas conservativas.
EP
= m · g · h > Julios
Energía mecánica
La
suma de las energía cinética y potencial de un cuerpo.
E
= EC + EP = ½ · m · v2 + m · g · h
El
teorema de conservación de la energía mecánica: La energía mecánica de un
cuerpo se mantiene constante cuando la única fuerza que afecta a su movimiento
es el peso.
Trabajo de una fuerza
El
trabajo es la magnitud física que mide la cantidad de energía que se comunica a
un cuerpo mediante la acción de una fuerza.
Se
defina trabajo como el producto del módulo de la fuerza por el espacio que
recorre el cuerpo bajo su acción y por el coseno del ángulo que forma la fuerza
con la dirección del desplazamiento.
W
= F · e · cos ß
Características
del trabajo:
-
Para que haya trabajo es necesario que el cuerpo
se desplace (e = 0 > W = 0)
-
Si la fuerza es perpendicular al desplazamiento,
el trabajo es nulo.
-
Si la fuerza forma con el desplazamiento un ángulo
menor de 90o, el trabajo que realiza es positivo. En cambio, si el ángulo
es mayor de 90o, el trabajo es negativo.
Trabajo y energía cinética
El
trabajo que realiza las fuerzas que actúan sobre un cuerpo modifican su energía
cinética, en concreto el trabajo total es igual al incremento de energía cinética
(Teorema de las fuerzas vivas)
WTOT
= ∆EC
= ECf - ECi
Trabajo y energía potencial
Las
fuerzas que como el peso tienen asociadas una energía potencial, se llaman
fuerzas conservativas. El valor de la energía potencial es igual al trabajo que
realiza la fuerza conservativa cuando el cuerpo se desplaza hasta la posición donde
tomamos la energía potencial igual a cero.
WP
= p · e · cos 0 = m · g · h
El
trabajo que realiza una fuerza conservativa puede hablarse a partir de la energía
potencial y se cumple:
W
(A > B) = EP (A) – EP (B)
⤷Fuerza consevativa
Potencia
Es
la magnitud que mide la rapidez con que se realiza un trabajo. Se define
potencia media como el cociente del trabajo realizado entre tiempo que se
emplea en realizarlo.
P
= W/∆t > w (watio)
