ENERGÍA MECÁNICA Y TRABAJO

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Vicenta Casado Quiroga
hace 5 años
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1 ENERGÍA MECÁNICA Y TRABAJO

2 Energía Qué es la energía? Se trata de una magnitud física relacionada con los cambios. Es una magnitud que permanece constante en todo proceso físico.

3 Energía Se suele definir como la magnitud que permite cuantificar la capacidad de los cuerpos par realizar cambio en el entorno o sobre sí mismos.

4 Formas de energía Energía mecánica: es la suma de la energía cinética (asociada al movimiento) y la energía potencial (asociada a la posición). Energía mecánica

5 Formas de energía Energía térmica: se debe a la agitación de las partículas y se manifiesta en los cambios de temperatura en los cuerpos. Energía nuclear: debida a las interacciones nucleares, por ejemplo una reacción de fisión nuclear.

6 Formas de energía Energía química: se debe a la ruptura o formación de enlaces químicos entre los átomos (reacción química). Energía eléctrica: se debe al movimiento de las cargas eléctricas.

7 Características de la energía Se transfiere entre los sistemas mediante trabajo (W) o calor (Q).

8 Características de la energía Se almacena en los sistemas materiales, por ejemplo en una batería.

9 Se transforma Características de la energía

10 Características de la energía Se conserva: la energía total (suma de todos los tipos de energía) se mantiene constante durante una transformación (también puede degradarse o transferirse al entorno en forma de calor).

11 Características de la energía No es una magnitud que pueda medirse directamente, sólo pueden medirse sus variaciones en un sistema material. Su unidad en el sistema internacional es el julio (J)

12 Transformaciones de En la máquina de vapor energía

13 Transformaciones de energía En una central nuclear:

14 Transformaciones de energía Energía química contenida en los alimentos

15 Ley de conservación de la energía La energía del universo ni se crea ni se destruye, se transforma. La cantidad total de energía que hay en el universo permanece constante.

16 Ley de conservación de la energía El péndulo simple

17 Energía cinética Es la energía asociada al movimiento:

18 Energía cinética Se trata de una magnitud positiva, ya que el módulo de la velocidad siempre es una cantidad positiva. Esto significa que no importa la dirección ni el sentido de la velocidad, sino que solamente importa el módulo de la velocidad para calcular el valor de la Ec.

19 Energía potencial gravitatoria La energía asociada a la posición de un objeto en un sistema de referencia. La expresión de la energía potencial gravitatoria:

20 Energía potencial gravitatoria La expresión matemática de la energía potencial que se estudia solamente es válida para una altura próxima a la superficie terrestre. En esta expresión se utiliza el módulo de g, por lo tanto se trata de una magnitud positiva.

21 Energía mecánica Es la suma de la energía cinética y potencial:

22 Trabajo No debemos confundir términos cotidianos con la palabra trabajo. En física el trabajo es el producto de la fuerza efectiva realizada sobre un cuerpo por el desplazamiento que sufre el cuerpo. Es una de las formas de transferir energía entre sistemas y su unidad en el SI es el Julio (J). * En este curso se estudia el trabajo producido por una fuerza constante a lo largo de una trayectoria rectilínea.

23 Trabajo

24 Trabajo Analizando la expresión del trabajo se puede observar: 1) Si no hay desplazamiento el trabajo es nulo. 2) Si el coseno del ángulo se anula el trabajo es nulo. Cuándo se anula? 3) Si el coseno es positivo el trabajo es positivo. 4) Si el coseno es negativo el trabajo también lo es.

25 Trabajo neto Si sobre un objeto actúan fuerzas en la dirección del desplazamiento, debemos calcular la fuerza resultante. El trabajo en este caso es el producto de esa fuerza resultante por el desplazamiento realizado por el objeto.

26 Gráfica de trabajo Él área de una gráfica en la que se representa fuerza frente a desplazamiento proporciona el trabajo realizado por dicha fuerza.

27 Potencia Rapidez con la que se realiza un trabajo. Su unidad en el SI es el vatio (W).

28 Teorema de la energía cinética o de las fuerzas vivas Este teorema proporciona una relación entre el trabajo total realizado por las fuerzas y la energía cinética. Vamos a realizar una deducción de la expresión del teorema basándonos en la teoría estudiada en el curso.

29 Teorema de la energía cinética

33 Fuerzas conservativas y no conservativas Una fuerza es conservativa si el trabajo que realiza al desplazar un cuerpo entre dos posiciones no depende del camino seguido. Si el cuerpo realiza una trayectoria de ida y vuelta al mismo punto el trabajo realizado por la fuerza es cero.

34 Fuerzas conservativas y no conservativas En la diapositiva anterior se observa un objeto que llega al suelo desde la misma altura siguiendo tres caminos diferentes. El peso es un ejemplo de fuerza conservativa, ya que realiza el mismo trabajo para desplazar el objeto en los tres casos. Otros ejemplos de fuerzas conservtivas son l fuerza elástica (muelles) o la fuerza eléctrica (cargas).

35 Fuerzas conservativas y no conservativas Qué son las fuerzas no conservativas? Todas aquellas que realizan un trabajo que depende del camino. Por ejemplo, las fuerzas motoras o la fuerza de rozamiento. El trabajo total sobre un cuerpo es la suma del trabajo realizado por las fuerzas conservtivas y no conservativas.

36 Teorema de la energía potencial El trabajo realizado sobre un cuerpo si solamente actúan fuerzas conservativas está relacionado con la energía potencial (asociada a la posición):

37 Energía potencial Al principio de la unidad ya se estudió la energía potencial gravitatoria. Toda fuerza conservativa tiene una energía potencial asociada. En este curso también se estudia la energía potencial elástica (asociada a la fuerza elástica):

38 Conservación de la energía mecánica Ya se ha estudiado que la energía mecánica se conserva en ciertas condiciones. Veamos cómo puede deducirse este principio de conservación:

39 Conservación de la energía mecánica Si todas las fuerzas que actúan son conservativas entonces:

40 Conservación de la energía mecánica Si hay fuerzas no conservativas entonces:

41 Transporte de energía Las ondas pueden transportar energía sin transportar materia. El ejemplo más claro de este hecho es que la luz del Sol(onda electromagnética)es capaz de calentar a superficie terrestre sin transportar materia para ello.

42 Transporte de energía

43 Tipos de onda Según el medio de propagación 1)Ondas mecánicas: necesitan un medio material para propagarse. 2)Ondas electromagnéticas: no necesitan un medio material para propagarse.

44 Tipos de onda Según la dirección de propagación 1) Longitudinales: la dirección de oscilación de los puntos del medio es paralela a la dirección de propagación. 2) Transversales: la dirección de oscilación y la de propagación son perpendiculares entre sí.

45 Partes de una onda

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