Potencia Y Energia Mecanica

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TRABAJO POTENCIA Y ENERGIA

1-Trabajo y Energía

2-Trabajo hecho por una fuerza constante

3- Concepto de Potencia

3.1 Potencia y rendimiento

3.2 Otras Unidades de trabajo y potencia

3-2-1 Unidad de Trabajo

3-2-2 Unidad de Potencia

4-Energía Mecánica

4.1 Energía Cinética

4-1-1 Calculo de Energía Cinética

4-1-2 Relación entre Trabajo y Variación de Energía Cinética

4.2 Energía Potencial

4-2-1 Energía Potencial Gravitatoria

4-2-2 Energía Potencial Elástica

5- La energía mecánica se transforma y se conserva.

5.1 Principio de conservación de la energía mecánica

6-La energía total se transforma y se conserva

7-Las máquinas

7.1 La Palanca

Condición de Equilibrio de la Palanca

7.2 Las Poleas

7.3 Las pendientes o planos inclinados

7.4 El tornillo

1-Trabajo y Energía

En el lenguaje ordinario, trabajo y energía tienen un significado distinto al que tienen en física.

Por ejemplo una persona sostiene una maleta; lo que estamos realizando es un esfuerzo (esfuerzo muscular, que produce un cansancio), que es distinto del concepto de trabajo.

Trabajo: decimos que realizamos un trabajo cuando la fuerza que aplicamos produce un desplazamiento en la dirección de esta

Es decir mientras la maleta este suspendida de la mano (inmóvil) no estamos realizando ningún trabajo.

Energía: Capacidad que tienen los cuerpos para producir transformaciones, como por ejemplo un trabajo.

Por ejemplo, cuando uno esta cansado, decimos que ha perdido energía, y cuando esta descansado y fuerte, decimos que esta lleno de energía.

Si un coche se queda sin combustible, posiblemente pienses que carece de energia, que no es del todo cierto, ya que puede rodar cuesta abajo.

El Trabajo y la Energía son magnitudes escalares, es decir, no tienen dirección ni sentido

2-Trabajo hecho por una fuerza constante

En la definición de trabajo cabe destacar dos factores:

1-Sin desplazamiento no hay trabajo

Cuando sostenemos una maleta en la mano, no existe trabajo porque no hay desplazamiento

2-El desplazamiento ha de producirse en la dirección de la fuerza. Todo desplazamiento perpendicular a la dirección de la fuerza no implica realización de trabajo.

Podemos definir matemáticamente el trabajo como el producto de la Fuerza aplicada por el desplazamiento efectuado, si la fuerza y el desplazamiento tienen la misma dirección:

Trabajo = Fuerza x Desplazamiento

W =F.∆x

Hay que destacar que F (Fuerza), es la fuerza neta, es decir la resultante que actúa sobre el cuerpo, y que en este caso, es una fuerza constante.

Cuando la trayectoria es rectilínea, el desplazamiento coincide con el espacio recorrido y por lo tanto se puede decir que:

Trabajo = Fuerza x espacio

Solamente hace trabajo la componente de la fuerza que coincide con la dirección de desplazamiento. Véase el dibujo:

Si la dirección de la fuerza para mover el baúl forma un cierto ángulo con la dirección del desplazamiento, solo se aprovecha la componente de la fuerza que coincide con la dirección del desplazamiento.

En el sistema internacional SI, la unidad utilizada para medir al trabajo es el Julio (J), que es definido como el trabajo hecho al aplicar una fuerza de 1 Newton, para producir un desplazamiento de 1 metro en la misma dirección de la fuerza.

1 Julio= 1 Newton x 1 metro; 1J=1N*1m

El Trabajo es máximo y positivo, si la dirección y sentido de la fuerza coinciden con los del desplazamiento El trabajo debido a una fuerza es nulo si las dirección del desplazamiento y de la fuerza son perpendiculares El trabajo es negativo si el desplazamiento y la fuerza tienen sentido contrario (El trabajo hecho por la fuerza de rozamiento es negativo)

3- Concepto de Potencia

Si subimos lentamente unas escaleras y después lo hacemos rápidamente, el trabajo realizado es el mismo en ambos casos, pero nuestra potencia es mayor en el segundo caso, porque realizamos el trabajo más rápidamente.

Para expresar la rapidez con que hacemos un trabajo, se utiliza el concepto de potencia.

Una máquina es más potente que otra, si es capaz de realizar el mismo trabajo en menos tiempo. La relación entre potencia, trabajo y tiempo invertido se puede expresar de la manera siguiente:

La unidad de la potencia en el Sistema Internacional (SI) es el Vatio (W), que se define como la potencia necesaria para hacer un trabajo de un julio en un segundo:

3.1 Potencia y rendimiento

Supongamos que un motor tiene una potencia Teórica de 1,4 Kw.

Independientemente de ello, el motor invierte 15 segundos en elevar un bloque de 100 Kg. hasta una altura de 16 metros.

Vamos a calcular la potencia real:

Para ello primero calcularemos el trabajo realizado:

W =F.∆x

W = 100 Kg * 9’8 m/s2 * 16 m =15680 J

La potencia será:

Como podemos comprobar, en la practica la potencia Teórica y la Real no coinciden (la real es menor), y esto es debido al rozamiento, vibraciones, y calentamiento que sufren los componentes.

Para medir esta perdida de potencia, se define el rendimiento de una máquina como sigue:

En el ejemplo anterior, el rendimiento del motor seria el siguiente:

3.2 Otras Unidades de trabajo y potencia

Unidad de Trabajo:

Se usa muy a menudo como unidad de trabajo el Kilowatio por hora (Kw.h) que se define como el trabajo hecho por una maquina de 1 Kw de potencia durante una hora

Un kilovatio por hora equivale a tres millones seiscientos mil Julios.

Como unidad de trabajo se suele emplear también el electronvoltio (eV) que equivale a (Es la energía que adquiere un electrón al ser acelerado con una diferencia de potencial de 1 voltio)

Unidad de Potencia

James Watt (1736-1819), ingeniero

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