LA CIUDAD: TEATRO DE LA ENERGÍA Y DE LA MATERIA

Transcripción

1 2. Polis y urbe: la ciudad como teatro de un mundo civilizado La tragedia urbana: ciudad versus naturaleza LA CIUDAD: TEATRO DE LA ENERGÍA Y DE LA MATERIA Los conceptos de energía, trabajo y calor están íntimamente relacionados. Estos términos forman parte de nuestro vocabulario común y este uso ordinario, a veces, choca con el uso de sus definiciones físicas. Definiremos primero el concepto de trabajo porque puede hacerse a partir de los conceptos de fuerza y desplazamiento que se han desarrollado en los proyectos anteriores. Luego se introducirá el concepto de energía a partir del de trabajo, y finaliceremos con el calor como una de las formas de manifestación de la energía. 1.- Elabora un informe relacionado con el trabajo, en el que se incluyan los siguientes apartados: - Trabajo de una fuerza. - Trabajo mecánico. Ejemplos - Fórmula matemática del trabajo mecánico. Unidad de trabajo en el Sistema Internacional (S.I.); defínela.

2 - Diferencia entre trabajo positivo y trabajo negativo. Ejemplos. 2.- Resuelve los siguientes problemas: 2.1. Una persona, con la ayuda de una polea, levanta una masa de 50 kg hasta una altura de 10 m. Calcula el trabajo realizado. Realiza un dibujo explicativo 2.2. Un carro de forraje se mueve a velocidad constante tirado horizontalmente por un caballo con una fuerza de 1000 N. Calcula el trabajo que ha realizado el caballo cuando el carro ha recorrido 20 m. en línea reacta. Realiza un dibujo explicativo.

3 2.3. Calcula el trabajo para empujar con una fuerza de 100 N una caja de madera durante 25 m Qué trabajo hay que hacer para elevar del suelo una masa de 1 kg y dejarla en una mesa de 1m.? 2.5. Un hombre de 70 kg. Carga con un saco de 20 kg. Y sube hasta un piso a 8 m. de altura. Calcula el trabajo Calcula el trabajo para coger un libro de 1500 g. de la mesa (80 cm. De alta) y llevarlo a la altura de la vista (1,50 m.), y también el trabajo de sostener el libro durante 20 min mientras se lee Se levanta con una polea una carga de 50 kg. Desde 4 m. hasta 12 m. Calcula el trabajo realizado. 3.- Práctica de laboratorio. Trabajo realizado al elevar un cuerpo. OBJETIVO: - Determinación experimental del trabajo realizado por la fuerza mínima necesaria para elevar un cuerpo una cierta altura. MATERIAL: pie de laboratorio, regla graduada y soporte, nuez, polea, hilo inextensible, cuerpo de masa conocida y dinamómetro. PROCEDIMIENTO:

4 1. Con ayuda de una balanza o, en su defecto, con el dinamómetro, determina con exactitud la masa de un cierto cuerpo, por ejemplo, un taco de madera provisto de un cáncamo. 2. Valiéndote del hilo inextensible suspende el taco de la polea y ata el otro extremo del hilo al dinamómetro. A continuación tira hacia abajo del dinamómetro y observa el valor que marca éste. El desplazamiento del cuerpo hacia arriba debe hacerse muy despacio para que su movimiento sea rectilíneo y uniforme. Eleva el cuerpo la máxima distancia que te permita el pie de laboratorio y mide con la regla el desplazamiento del cuerpo, es decir, la altura que ha subido. Si realizas la experiencia con cuidado observarás que la fuerza marcada por el dinamómetro equivale al peso del cuerpo. CONCLUSIONES 1. Realiza un dibujo del experimento 2. Mediante el cálculo matemático correcto, comprueba que la fuerza marcada por el dinamómetro equivale al peso del cuerpo. 3. Calcula el trabajo que has realizado para elevar el cuerpo y expresa el resultado en julios. 4. Se realiza el mismo trabajo cuando el cuerpo sube con brusquedad?

5 4.- Práctica de laboratorio. Determinación del trabajo realizado por la fuerza de rozamiento. OBJETIVO: Establecer experimentalmente el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento. MATERIAL: Bloque de madera provisto de cáncamo, dinamómetro, regla de un metro e hilo inextensible PROCEDIMIENTO. 1. Pesa el cuerpo con ayuda de una balanza o con el mismo dinamómetro. 2. Ata el hilo al cáncamo y haz un lazo en su otro extremo para enganchar el dinamómetro. 3. Sitúa el cuerpo sobre la superficie de la mesa y tira despacio del dinamómetro hasta observar que el cuerpo comienza a desplazarse. Debes anotar el valor que indica el dinamómetro cuando el cuerpo se desplaza 1 m en línea recta y con velocidad constante, es decir, con movimiento rectilíneo uniforme (MRU). Esta es la fuerza de rozamiento dinámico. CONCLUSIONES 1. Realiza un dibujo del experimento. 2. Estarás de acuerdo en que se ha realizado un trabajo que debe ser igual al producto de la fuerza que marca el dinamómetro por el desplazamiento. Pero, como la fuerza que has realizado al desplazar el cuerpo es exactamente la de rozamiento (aunque de sentido contrario), el trabajo que has desarrollado equivale al trabajo de la fuerza de rozamiento. Efectúa los cálculos correspondientes.

6 3. Cuando el cuerpo se está moviendo, se observa que el dinamómetro marca un valor inferior al valor necesario para iniciar el movimiento. Qué explicación tiene esto? 4.- Si repites la experiencia con otros cuerpos, o bien sobre otras superficies, se obtiene el mismo valor?. Para responder a esta pregunta, cada grupo de trabajo debe diseñar su propia experiencia y de esa forma poder argumentar la respuesta. Explica el experimento que habéis diseñado, realiza un dibujo del mismo y efectúa los cálculos correspondientes.