ENERGÍA – TRABAJO - POTENCIA

Ficha de Cátedra

Prof. Lic. Pablo Andrés Manzano

ENERGÍA

Es la capacidad de un objeto para realizar trabajo como por ejemplo, moverse, empujar un

objeto, etc.

ENERGÍA MECÁNICA

Es la energía asociada al estado de reposo o movimiento de los

cuerpos por la acción de fuerzas.

ENERGÍA MECÁNICA

Es la suma de 3 tipos de energía:• Cinética• Potencial Gravitatoria• Potencial Elástica

Em = Ec + Epg + Epe

ENERGÍA CINÉTICA

Un objeto tiene energía cinética cuando se está moviendo, es decir cuando su velocidad es

distinta de cero.Ec = ½ m . v2

m: masa del automóvil – v: su velocidad

ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA

Un objeto tiene energía potencial gravitatoria cuando está fuera del piso, es decir

cuando su altura es distinta de cero.

Epg = m . g . h

m: masa - g: aceleración gravitatoria – h: altura

h

ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA

Un objeto tiene energía potencial elástica cuando está

comprimiendo o estirando resorte.

Epe = ½ . k . x2

K: constante elástica del resorte – x : compresión

x

UNIDADES DE ENERGÍA MECÁNICA

La unidad de energía mecánica es el Joule (J):

1 Joule = N . m = Kg . m2 / seg2

UNIDADES DE ENERGÍA MECÁNICA

Ec: ½ m . v2 = Kg. (m/seg)2 = kg.m2/s2 = J

Epg = m.g.h = Kg . m/s2 . m = Kg.m2/s2 = J

Epe = ½ k.x2 = N/m . m2 = N.m = J

PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA

La energía mecánica de un sistema aislado se conserva.

Esto significa que si no existen fuerzas externas que transformen la energía del sistema en calor, como por ejemplo las

fuerzas de rozamiento, entonces la energía mecánica inicial y final son iguales.

Inicialmente el resorte tiene energía potencial elástica. Al soltarlo, esta

energía es transferida a la esfera la cual se pone en movimiento y asciende

Energía Potencial Elástica

En este punto, la energía de la esfera es cinética porque está subiendo y

potencial gravitatoria porque está a una altura h respecto del piso

Energía Potencial gravitatoria + Energía Cinética

h

En este punto, la energía de la esfera es solo potencial

gravitatoria porque está en la altura máxima y allí se detuvo.

Energía Potencial gravitatoria

h

Veamos otro ejemplo:

Energía Cinética

Energía Cinética y Gravitatoria

Veamos otro ejemplo:Supongamos que la masa de la esfera es 3 kg

Energía Mecánica Inicial: Energía Gravitatoria

Emi = Epg = m.g.h = 3 kg. 10 m/s2 . 5 m = 150 J

5 m

Energía Mecánica Final: Energía Cinética = 150 J

150 J = Ec = ½ 3 kg . v2 => v = 10 m/seg.

No hubo rozamiento => no perdió energía

TRABAJO MECÁNICOUna fuerza F realiza trabajo mecánico

cuando al actuar sobre un objeto hace que éste se desplace una

distancia d

L = F . d . Cos

Dirección de la Fuerza F

Dirección del desplazamiento

TRABAJO MECÁNICO

Aquí la Fuerza F producirá el desplazamiento del carrito una distancia d

El Trabajo Mecánico es F x d x cos (en este caso es 0 pues F y d son paralelas)

d

TRABAJO MECÁNICO

Supongamos que F es 50 N y que el carrito se desplazó 4 m:Entonces,

L = 50N . 4 m . Cos 0° = 200 J

d

Noten que las unidades de L son las mismas unidades que para la Energía Mecánica

50 N

4 m

¿Qué ocurrirá si el objeto pierde energía durante el movimiento por efecto del

rozamiento?

Veamos como calcular la energía perdida por rozamiento.

Esta energía perdida se calcula como el Trabajo de la Fuerza de

Rozamiento

Veamos como se calcula esto en el ejemplo anterior de la esfera que caía:

Energía Mecánica Inicial: Energía Gravitatoria

Emi = Epg = m.g.h = 3 kg. 10 m/s2 . 5 m = 150 J

5 m

Em Final: Emi – LFr = 150 J – 36J = 114 J = Ec

114 J = Ec = ½ 3 kg . v2 => v = 8,72 m/seg.

Supongamos que en esta parte de longitud 3 m la esfera pierde energía por rozamiento con el piso

La energía perdida es igual al trabajo de la fuerza de rozamiento: LFr = Fr . d . Cos

Suponiendo d = 0,4 => Entonces Fr = 0,4 .3 Kg .10 m/s2 = 12 N

LFr = 12 N . 3m . Cos 90° = 36 J

POTENCIA

Se define como el trabajo realizado en la unidad de tiempo:

Es decir……

Pot = L / t

POTENCIA

Supongamos que en el ejemplo anterior la Fuerza F de 50 N tardó 5 segundos en desplazar al carriro 4 m:

Entonces,

Pot = 50N . 4 m / 5 seg = 40 w

d

La unidad de potencia es el Watt que equivale a 1 Joule / seg.

POTENCIA

Otras Unidades de Potencia son:

HP : Horse Power que equivale a 745,7 watt

CV : Caballo de Vapor que equivale a 736 watt

1 Kw (kilowatt) = 1000 w

FIN

Prof. Lic. Pablo Andrés Manzano