148431954-04-fisica-trabajo-potencia-energia

fuerza resultante o es la suma de los trabajos efectuados por cada una de las fuerzas. TRABAJO MECÁNICO Consiste en vencer una resistencia comunicándole un movimiento. El rozamiento, el peso y la inercia son las resistencias más frecuentes. TRABAJO DE UNA FUERZA CONSTANTE Es una magnitud escalar, cuyo valor se halla con el producto de la fuerza paralela al desplazamiento por el desplazamiento.

POTENCIA MECÁNICA Es una magnitud escalar que nos indica la rapidez con que se realiza un trabajo. Trabajo W Potencia  P tiempo t OTRAS UNIDADES: 1 HP = 746 W 1 CV = 735 W La potencia se puede calcular de las siguientes formas:

Si: V = cte. F: Fuerza t: Tiempo

CASOS PARTICULARES A) α = 0°. Cuando entre la fuerza y el desplazamiento el ángulo es cero grados.

V: Velocidad d: Distancia

EFICIENCIA O RENDIMIENTO MECÁNICO (η) Es aquel coeficiente adimensional que indica el grado de perfeccionamiento de una máquina.

B) α = 180°. Cuando entre la fuerza y el desplazamiento el ángulo es 180°.

Donde: C) α = 90°. Cuando entre desplazamiento el ángulo es 90°.

la

fuerza

y

el

PE : Potencia entregada PU : Potencia útil PP : Potencia perdida

PRACTIQUEMOS TRABAJO Y POTENCIA 1.

Señalar

verdadero

(V)

o

falso

(F)

según

corresponda:  El trabajo es una magnitud física escalar.  La unidad de la potencia en el SI es el watt (W). TRABAJO NETO O TOTAL Cuando varias fuerzas actúan sobre un cuerpo en movimiento, el trabajo neto es el que desarrolla la

 La eficiencia de una máquina nunca es mayor del 100%. a) VFV d) VVF

b) VVV

c) VFF e) FVF

2. Señalar verdadero (V) o falso (F) en las siguientes proposiciones: I. El trabajo es positivo si la fuerza tiene la misma dirección y sentido del desplazamiento. II. El trabajo es negativo si la fuerza tiene la misma

dirección

y

sentido

opuesto

al

desplazamiento. III.

El

trabajo

es

cero

si la

fuerza es

perpendicular al desplazamiento. a) FFF

b) FVV

c) –500 J e) –2000 J

7. El sistema mostrado se mueve 5 m hacia la trabajo realizado por la tensión y la fuerza de

e) VVV

rozamiento sobre el bloque "A" es: (μ k = 0,5 ;

3. En un movimiento rectilíneo señalar verdadero (V) o falso (F) con respecto al trabajo neto en las siguientes proposiciones: I. Si es positivo entonces el movimiento es acelerado. II. Si es negativo entonces el movimiento es desacelerado. III. Si es cero entonces es un M.R.U. a) FFF b) VFV c) VVV d) FVF

b) –400 J

d) –1000 J

derecha con velocidad constante; entonces el

c) VVF

d) FFV

a) –300 J

e) VVF

mA=4 kg ; g = 10 m/s2) a) 100 J ; –100 J b) 80 J ; –80 J c) 60 J ; –60 J d) 40 J ; –40 J e) 30 J ; –30 J 8. A un motor se le entrega una potencia de 800 W para que éste mueva un eje que se encargará de trasmitir movimiento; si este motor pierde 160 J por cada segundo en forma de calor, que

4. Hallar el trabajo que realiza la fuerza "F" de 120 N, que se desplaza 10 m hacia la derecha. (d=10 m)

este disipa, determinar la eficiencia del motor. a) 60%

b) 80%

d) 70%

c) 50% e) 75%

9. Determinar la potencia desarrollada por una fuerza "F" sobre un cuerpo de 40 kg de masa, que le hace cambiar su velocidad de 20 m/s a 40 m/s en 10 s.

a) 720 J

b) 180 J

d) 580 J

c) 960 J e) 800 J

5. Hallar el trabajo neto realizado en un cuerpo de 10 kg, que se desplaza verticalmente hacia arriba con una aceleración de 5 m/s2, recorriendo una altura de 12 m. a) 600 J

b) 1800 J

d) 800 J

c) 1000 J e) 400 J

a) 400 W b) 512 W c) 256 W d) 144 W e) 2400 W 10. La gráfica muestra la variación de la fuerza con el desplazamiento horizontal. Determinar el trabajo desarrollado desde x = 0 hasta x = 10 m.

6. Un bloque es ayudado a descender a velocidad constante,

por

una

fuerza

"F"

también

constante de 80 N, desde "A" hasta "B". ¿Qué trabajo realizó dicha fuerza "F"?

a) 0 d) 152 J

b) 100 J

c) 120 J e) 88 J

ENERGÍA La energía es la capacidad o actitud que tiene un cuerpo o sistema para realizar un trabajo. La energía se puede presentar de diferentes formas; como: mecánica, calorífica, luminosa, química, magnética, nuclear, etc. La energía es una magnitud escalar; tiene la misma fórmula dimensional que el trabajo. Por lo tanto, en el sistema internacional, la energía se mide en joules (J). Cualquiera sea la forma de la energía, ésta sólo puede presentarse en dos estados: cinético y potencial. Cinético, cuando está manifestándose, y potencial cuando se encuentra almacenado, concentrado, listo para manifestarse. ENERGÍA MECÁNICA (EM) Un sistema puede tener energía mecánica como consecuencia de su ubicación, su arreglo molecular interno o su movimiento. La energía mecánica total de un cuerpo en un instante, es la suma de la energía cinética y potencial que posee el cuerpo en el instante considerado.

ENERGÍA CINÉTICA (EK) Es la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo en virtud de su velocidad. La energía cinética de un cuerpo de masa m y velocidad V es dada por:

ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA (EP) Es la aptitud que tiene un cuerpo para efectuar un trabajo en virtud de su posición. Es la energía que posee un cuerpo, debido a la altura a la que se encuentra respecto a un nivel de referencia a partir del cual se miden las alturas, y está dada por:

realiza un trabajo, este trabajo se almacena en el resorte bajo la forma de energía potencial elástica. La energía potencial elástica en un resorte representa el trabajo realizado en contra de las fuerzas elásticas (Ley de Hooke) deformadoras. La energía potencial elástica para el resorte de la figura está dada por:

TEOREMA DE LA ENERGÍA CINÉTICA La energía cinética equivale al trabajo que se desarrolla sobre un cuerpo para que incremente su velocidad. “La variación de la energía cinética es una medida del trabajo de la fuerza resultante”

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA Cuando sobre un cuerpo actúan sólo fuerzas conservativas (peso del cuerpo, o fuerzas elásticas) se afirma que su energía mecánica se conserva.

LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA “La energía no se crean ni se destruye, sólo se transforma” Esto quiere decir que la cantidad total de energía del universo es constante, y lo que el hombre hace es sólo transformarla para utilizarla mejor. TEOREMA DEL TRABAJO Y LA ENERGÍA MECÁNICA “El trabajo realizado por fuerzas diferentes al peso y a la fuerza elástica, sobre un cuerpo o sistema, es igual a la variación de su energía mecánica.

PRACTIQUEMOS ENERGIA 11. Un móvil de 5kg posee una velocidad de 72km/h. Hallar la energía cinética que posee. ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA (EPE) Es la energía que poseen los cuerpos debido a su elasticidad. Al comprimir o estirar un resorte se

a) 4KJ d) 7

b) 5

c) 1 e) 3

12. Un bloque de 6 kg., que parte del reposo, se

cuando alcance su máxima altura

desliza 4 m por el plano inclinado. ¿Cuál es la

10m/s )

energía potencial del bloque (con respecto a la

a) 100J

parte inferior del plano inclinado) cuando está

d) 170

(g =

2

b) 140

c) 120 e) 110

en la parte superior? (g = 10 m/s2). a) 90 J b) 240 J c) 120 J d) 180 J e) 360 J

17. Si Betito de 20kg es impulsado en “A” con velocidad inicial de 50m/s, hallar la velocidad final con la que pasará por “B”

13. En el problema anterior si el plano inclinado carece de rozamiento; ¿Cuál es la velocidad del bloque cuando alcanza la parte inferior del plano inclinado? a) 8,75 m/s

b) 9,75 m/s

d) 5,75 m/s

c) 6,75 m/s e) 7,75 m/s

14. Del gráfico calcular “H” (Considerar la

rampa lisa)

d) 30 5

m=4

)

b)

5 10

c) 45

V=0

(A

a) 3 10 m/s

e) 50 3

18. Encontrar la variación de energía potencial

kg

gravitatoria que experimenta el cuerpo de 4kg al ir de la posición “A” hasta “B” (g = 10m/s2 ).

H V=6 m/s(B) a) 1,2 m

b) 1,6

c) 1,8

d) 2

e) NA.

15. Calcule la EM en (A) y (B) para el bloque de

2kg.

a) 50J

b) 20

d) 70

c) 40 e) 80

19. La energía potencial elástica que adquiere un resorte es de 800J y posee una constante de rigidez de 400N/cm, calcular la deformación que se produce en el resorte. a) 50cm

b) 40

d) 20

c) 30 e) 60

20. Un cuerpo es soltado desde cierta altura en

a) 50 y 30J

b) 40; 20

d) 16; 16

c) 60; 60 e) 80, 16

16. Se lanza una pelota de 0,5kg verticalmente

la posee una energía potencial igual a 107,3 J determinar la energía cinética del cuerpo en el punto en el cuál posee una energía potencial igual a 27,3 J

hacia arriba, con una velocidad de 20m/s.

a) 80 J

Calcular

d) 107,3

su

energía

potencial

gravitatoria

b) 80,3

c) 27,3 e) N.A.