Def.: Energía Potencial gravitatoria: la que tiene un cuerpo como consecuencia de su posición en el campo gravitatorio terrestre.

Transcripción

1 TEMA 5 TRABAJO, ENERGÍA Y POTENCIA Objetivos / Criterios de evaluación O.5.1 Identificar el concepto de trabajo mecánico y sus unidades O.5.2 Conocer el concepto de energía y sus unidades y tipos. O.5.3 Aplicar el principio de conservación de la energía mecánica a situaciones sencillas. O.5.4 Conocer los distintos tipos de fuentes energéticas y el problema energético actual. O.5.5 Conocer el concepto de potencia y sus unidades. O.5.6 Resolver problemas de máquinas simples 1. Conceptos de trabajo y energía (páginas 101 a 104) Def.: Trabajo: Es una magnitud física escalar. Es el producto entre una fuerza aplicada y la distancia recorrida en la misma dirección que la fuerza. Puede entenderse como el producto escalar entre el vector fuerza y el vector desplazamiento. Se expresa W. Su unidad en el S.I. de unidades es el Julio. 1 Julio es el trabajo realizado por una fuerza de 1 N cuando recorre una distancia de 1 metro en su misma dirección. W = F d Otras unidades del trabajo con el kwh, que es el trabajo realizado por un sistema de potencia 1 kw durante una hora. El trabajo se llama motor cuando el desplazamiento se produce en el mismo sentido que la fuerza. El trabajo se llama resistente cuando el desplazamiento se produce en sentido contrario a la fuerza. Def.: Energía: Es una magnitud física escalar. Expresa la capacidad que tiene un cuerpo o un sistema de producir un trabajo. Cuando un cuerpo realiza un trabajo, o sobre él se realiza un trabajo, experimenta un incremento de energía. Su unidad en el S.I. Es también el Julio. dopcion3=2329&codopcion4= Energía mecánica (páginas 104 y 105) Def.: Energía mecánica de un cuerpo es la energía que este tiene como consecuencia de su posición (Energía potencial) o de su velocidad (Energía cinética). E m = E p + E c

2 Def.: Energía Potencial de un cuerpo es la energía que éste tienen como consecuencia de su posición en el espacio, de su deformación o de su estado. Pueden considerarse: Def.: Energía Potencial gravitatoria: la que tiene un cuerpo como consecuencia de su posición en el campo gravitatorio terrestre. Se calcula como Ep = m g h Def.: Energía Potencial elástica: es la que tiene un cuerpo elástico como consecuencia de la deformación elástica a la que se encuentra sometido. Se calcula como E pe = k x 2 Esta fórmula puede calcularse a partir de la Ley de Hooke teniendo en cuenta que la fuerza elástica va disminuyendo a medida que lo hace la deformación. Def.:Energía cinética de un cuerpo es la energía que éste tiene como consecuencia de su velocidad. Se calcula como 2 m v2 E c = 2 3. Principio de conservación de la energía (página 106) La energía mecánica de un cuerpo permanece constante. Los cambios producidos en la energía potencial se transmiten en energía cinética y viceversa. Def. Péndulo: es un dispositivo en el que un cuerpo suspendido de un cable, oscila alternativamente girando alrededor de un eje que se encuentra en el extremo del cable. La energía de un cuerpo ni se crea ni se destruye, se transforma de un tipo a otro. No obstante, en cada transformación la energía pierde capacidad de producir trabajo efectivo y por tanto, de hecho se produce una degradación energética en cada transformación.

3 4. Fuentes de energía Tipo Energía Fuente Tecnología Ventajas Inconvenientes Combustibles fósiles Carbón Poder calorífico Gas Se produce vapor de agua que mueve que produce energía eléctrica Abundante Barato Tecnología desarrollada Siempre disponible No renovable Contamina Efecto Minas peligrosas Petróleo Nuclear De Fisión Ruptura de núcleos atómicos pesados. Tecnología desarrollada Siempre disponible No renovable Residuos Radioactiva Dependencia tecnológica Dependencia materias primas Hidráulica Velocidad del agua de los ríos El agua mueve una turbina conectada a. altera el curso de los ríos. Precisa grandes obras Depende de caudal Eólica Velocidad del viento El aire mueve una turbina conectada a. Altera el paisaje Afecta a las aves Solar térmica Potencia calorífica del sol El Sol calienta agua para calefacción y ACS Solar fotovoltaica Radiación solar La radiación solar sobre células fotovoltaicas produce c.c. Todavía cara Biomasa Poder calorífico de la biomasa produce vapor de agua que mueve recursos fósiles Es barata Contamina Efecto Biogas Poder calorífico del

4 biogas Biocombustibles Poder calorífico de los biocombustibles (etanol y biodiesel) mueve motores de explosión recursos fósiles Geotérmica Calor interno de la tierra El calor interno vapor de agua que mueve una turbina que Disponible pocos lugares en Maremotriz Subida del nivel de agua de las mareas El agua retenido en pleamar mueve una turbina que acciona un Grandes instalaciones 5. Fuentes de energía en estudio Tipo Energía Fuente Tecnología Ventajas Hidráulica Velocidad del agua de los ríos El agua mueve una turbina conectada a. altera el curso de los ríos. Precisa grandes obras Depende del caudal Eólica Velocidad del viento El aire mueve una turbina conectada a. Altera el paisaje Afecta a las aves Solar térmica Potencia calorífica del sol El Sol calienta agua para calefacción y ACS Solar fotovoltaica Radiación solar La radiación solar sobre células fotovoltaicas produce c.c. Todavía cara

5 Biomasa Poder calorífico de la biomasa produce vapor de agua que mueve recursos fósiles Es barata Contamina Efecto Tipo Fuente Tecnología Ventajas Todas ellas son inagotables Inconvenientes Biogas Poder calorífico del biogas Biocombustibles Poder calorífico de los biocombustibles (etanol y biodiesel) mueve motores de explosión recursos Geotérmica Calor interno de la tierra El calor interno vapor de agua que mueve una turbina que Disponible pocos lugares en Maremotriz Subida del nivel de agua de las mareas El agua retenido en pleamar mueve Grandes instalaciones 6. Potencia y rendimiento(páginas 112 y 113) Def.: Potencia es una magnitud física escalar. Expresa la cantidad de trabajo realizado en cada unidad de tiempo. Se expresa como P. Su unidad en el S.I. Es el Watio (W). 1 Watio es la potencia de un sistema que realiza un trabajo de 1 Julio en 1 segundo de tiempo. Otras unidades de potencia empleadas es el caballo de vapor (CV). 1 CV es la potencia de un sistema que es capaz de levantar una masa de 75 kg a 1 metro de altura en un segundo de tiempo. 1 CV= 735 W. P= W t Def.: Rendimiento de un motor es la relación entre la potencia que suministra el motor (potencia útil) y la potencia que consume (potencia suministrada). Puede expresarse en tanto por ciento o en tanto por uno.

6 R= P u P s Ps 7. Máquinas simples (páginas 114 y 115) Def.: Máquinas simples son instrumentos sencillos que necesitan la colaboración del hombre para realizar trabajos mecánicos. Def. Máquinas compuestas son máquinas obtenidas mediante la combinación de máquinas simples. Def.: Palanca: es una barra rígida que puede girar alrededor de un punto llamado apoyo. En ellas se produce el equilibrio de momentos. La ley de la palanca dice que la fuerza motriz por su brazo es igual a la resistente por el suyo. F m b m = F r b r. Palancas de primer género: el apoyo se encuentra entre la fuerza y la resistencia. (tijeras) Palancas de segundo género: La resistencia se encuentra entre la fuerza y el apoyo. (cascanueces) Palancas de tercer género: la fuerza se encuentra entre el apoyo y la resistencia. (pinzas) Def.: Polea. Es una rueda acanalada por la que se desliza una cuerda. Polea fija: La polea se encuentra fija por su centro y puede girar. En ella la fuerza es igual a la resistencia. El hecho de que la fuerza cambie de sentido facilita su aplicación al realizarse hacia abajo (aprovechando la fuerza de la gravedad) Polea móvil: la polea no se encuentra fija por su centro. Está suspendida por las cuerdas y asciende y desciende. Cada polea móvil disminuye la fuerza necesaria a la mitad. Def.: Polipasto: es un dispositivo compuesto por una polea fija y varias poleas móviles. Def.: Torno: Es un cilindro que puede girar sobre su eje y sobre el que puede arrollarse una cuerda. En él se cumple el equilibrio de momentos. F m b m = F r b r Def.: Plano inclinado: Es una superficie inclinada por la que puede deslizarse un cuerpo. El peso del mismo se descompone en sus dos componentes normal y tangencial. La fuerza tangencial aplicada por la longitud recorrida es igual al peso del cuerpo por la altura elevada. Fm l=p h