LA ENERGIA

¿Qué es la energía?

La energía es una magnitud física que asociamos con la capacidad que tienen los cuerpos para producir trabajo mecánico, emitir luz, generar calor, etc.

¿Qué es un choque?

Se define como la colisión entre dos o más cuerpos.

¿Qué es una colisión?

En una colisión intervienen dos objetos que ejercen fuerzas mutuamente.

La energía cinética de un cuerpo es aquella energía que posee debido a su movimiento.

¿Qué es un choque elástico?

Es una colisión entre dos o más cuerpos en la que éstos no sufren deformaciones permanentes durante el impacto.

¿Qué es el trabajo mecánico?

Es una forma de transferencia o cambio en la energía:

El teorema del trabajo y la energía

Tiene dos conceptos:

El trabajo efectuado por la fuerza neta sobre una partícula es igual al cambio de energía cinética de la partícula *:

W = ∆K = K (2) - K (1)

Éste teorema facilita muchos cálculos de problemas que involucran éstas propiedades.

Ejemplo. Una bala de 20 g choca contra un banco de fango, como se muestra en la figura, y penetra una distancia de 6 cm antes de detenerse. Calcule la fuerza de frenado F, si la velocidad de entrada fue de 80 m/s.

Se tienen como datos la rapidez inicial y la rapidez final, además de la masa de la bala como la cantidad desplazada mientras se le aplica la fuerza. Por el teorema del trabajo y la energía se puede encontrar el valor de esa fuerza:

La rapidez v(2) es el estado final (0 m/s), y la rapidez v(1) es el estado inicial antes de entrar al banco de fango (80 m/s). La masa de la bala es 20 g = 0.02 Kg. Entonces:

Esto es igual al trabajo neto efectuado por todas las fuerzas. En éste caso, la única fuerza que actúa es la que detiene a la bala (la fricción del fluído viscoso):

W = F*d = ∆K = - 64 J

Con d = 6 cm = 0.06 m:

F = - 64 J / 0.06 m = - 1066.67 N

Note que el signo negativo indica que la fuerza tiene sentido opuesto al desplazamiento

Conservación de la energía.

Indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.

Formas de transmitir energía

Formas de transmitir energía por medio de: trabajo, calor, corriente eléctrica radiación electromagnética y asociada a otras formas de transmisión como ondas mecánicas

La energía mecánica

Es la energía que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial y cinética de un sistema mecánico.

Ya que por definición el trabajo es un tránsito de energía, nunca se refiere a él como incremento de trabajo, ni se simboliza como ΔW.

Matemáticamente se expresa como:

Unidades de trabajo mecánico

Sistema Internacional de Unidades: Julio o joule, unidad de trabajo en el SI Kilojulio: 1 kJ = 103 J

Unidades: kilográmetro o kilopondímetro (kgm) = 1 kilogramo-fuerza x 1 metro = 9,80665 J

Sistema Cegesimal de Unidades: Ergio: 1 erg = 10-7 J

Sistema anglosajón de unidades: Termia inglesa (th), 105 BTUBTU, unidad básica de trabajo de este sistema

Sistema técnico inglés: Pie-libra fuerza (foot-pound) (ft-lb)

Energía potencial elástica

Para definir la energía potencial elástica se introduce el concepto de un resorte ideal, que es aquel que se comporta como un cuerpo elástico, ejerciendo una fuerza en su proceso de deformación. Cuando un resorte ideal está estirado cierta longitud x (m), éste quiere

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