Sistemas Operativo

Lección Evaluativa de la Unidad 2

Bienvenido al material de la lección evaluativa de la Unidad No.2: Ondas y Energía.

En esta lección encontrará una serie de lecturas que debe abordar comprensivamente para poder dar respuesta a los interrogantes planteados.

¡Qué disfrute la lectura!

Trabajo

James Clerk Maxwell definía el trabajo como el acto de producir un cambio en la configuración de un sistema, venciendo las fuerzas que se oponen a dicho cambio. La persona, animal o máquina que ejerza un trabajo sobre un cuerpo debe aplicar una fuerza y mover el objeto. La fuerza no necesariamente es constante, lo importante es que la fuerza debe aplicarse en la dirección de desplazamiento.

Trabajo debido a una fuerza constante.

El trabajo que es realizado sobre un cuerpo por una fuerza constante F al ser desplazado una distancia r se puede definir como,

En donde cos( ) es el coseno del ángulo que forman los vectores fuerza y desplazamiento.

En una dimensión el vector r se puede reemplazar por la distancia d , y de esta forma en una dimensión el trabajo realizado es de la forma:

El trabajo es una cantidad escalar, es decir que solo posee magnitud, pero no hace referencia a ninguna dirección o sentido.

Ejemplos

Ejemplo: Trabajo sobre un bloque que es arrastrado.

El trabajo que se realiza por una fuerza constante F a lo largo de una línea recta una distancia d, se define como .

Como ya se ha visto es el producto punto entre dos vectores, la fuerza y el desplazamiento . De las propiedades del producto punto tenemos que el trabajo es igual a la multiplicación de la magnitud de los vectores por el coseno del ángulo que forman los dos vectores.

La única parte que efectúa un trabajo, de la fuerza aplicada, es la que se proyecta sobre la dirección del movimiento. De la ecuación también se puede ver que cuando el ángulo entre la fuerza y la dirección de movimiento es de 90° entonces no se efectúa trabajo, y por lo tanto no hay cambio en laenergía cinética.

Ejemplo: Movimiento de un bloque.

Un hombre tira de un bloque de madera de masa m a velocidad constante. El hombre tira por medio de una cuerda que forma un ángulo de 35° con el plano horizontal y desplaza el bloque una distancia D. Realice el análisis del movimiento.

El trabajo que hace el hombre sobre la masa es de Whombre = F d cos 35°, y es positivo, porque todas las cantidades involucradas son positivas.

Como el bloque se mueve a velocidad constante, entonces la aceleración sobre el bloque será cero. Esto significa que la fuerza total sobre el bloque es cero, por lo tanto deberá existir una fuerza que contrarreste la fuerza realizada por el hombre, esta es la fuerza de fricción producida por el contacto entre el suelo y el bloque.

La magnitud de la fuerza de fricción es de Wfricción= -F d cos 35°, de forma que el trabajo neto será igual a cero.

Es muy importante anotar lo siguiente: cuando un cuerpo se mueve a velocidad constante, por ejemplo en el espacio exterior, sobre él no se efectúa trabajo, ya que no hay una aceleración ni una fuerza de fricción que mueva el bloque.

La energía y sus transformaciones.

La energía y sus transformaciones.

¿Qué es lo que se consume cuando se realiza un trabajo? Ya hemos visto que lo que se gasta al realizar un trabajo es la energía.

La energía sufre transformaciones que hacen posible la realización de un trabajo. Al comer diariamente estamos transformando la energía de los alimentos en diversas formas de energía como calor y movimiento.

En general se afirma que la energía no se crea ni se destruye, solamente se transforma. Este concepto tiene hondas repercusiones en los sistemas, no podemos extraer energía eléctrica de una pila por un tiempo infinito, de la misma forma en que no podemos hacer ejercicio durante horas sin reponer por medio de líquidos y alimento laenergía que hemos transformado en trabajo y calor.

La existencia de la vida depende fuertemente de la existencia de un gran depósito de energía como el sol. Este mediante radiación electromagnética, luz y calor entre otras, mantiene a la vida en un ciclo de continuas transformaciones de energía.

La energía contenida en un determinado combustible ( energía química ) se transforma en movimiento ( energía cinética ), en calor ( energía térmica ) y en electricidad ( energía eléctrica ). En palabras del genial J. C. Maxwell el trabajo es la transferencia de energía de un sistema a otro.

Formas de energía.

La energía del universo es una constante, y lo que a diario se limita es la capacidad de transformación de una forma específica de energía en trabajo. Al agotar recursos hídricos ya no podemos transformar la energía cinética del agua en movimiento, en energía eléctrica.

Algunas de las formas más importantes de energía son: electromagnética, presente en las ondas de luz y las ondas de radio; química, presente en combustibles fósiles como el petróleo; térmica, presente en procesos de combustión como la quema de carbón y petróleo; mecánica, presente en el movimiento en general de algún sistema; eléctrica, de uso muy común actualmente; nuclear, utiliza la energía que mantiene unido al núcleo atómico para la realización de un trabajo, países como Brasil poseen plantas termonucleares, es decir que convierten la energía nuclear en energía térmica y esta a su vez en energía mecánica por medio de vapor, para la generación de electricidad.

Ejemplos de transformaciones de energía.

• La energía cinética del viento se transforma en energía eléctrica en los molinos de las centrales eólicas.

• La energía potencial se transforma en energía cinética a medida que una esquiadora desciende por una ladera nevada.

• La energía luminosa se convierte en energía eléctrica al incidir en los paneles solares de un satélite artificial.

• La energía química se convierte en energía luminosa

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