TRABAJO Y ENERGIA

Kevin vera villafuerte

TRABAJO

En mecánica clásica, el trabajo que realiza una fuerza sobre un

cuerpo equivale a la energía necesaria para desplazar este cuerpo.1 El

trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la

letra  (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía, esto es

en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidades.

Ya que por definición el trabajo es un tránsito de energía,2 nunca se

refiere a él como incremento de trabajo, ni se simboliza como ΔW.

Matemáticamente se expresa como:

Donde   es el módulo de la fuerza,   es el desplazamiento y   es el ángulo que forman entre sí el vector fuerza y el vector desplazamiento (véase dibujo).Cuando el vector fuerza es perpendicular al vector desplazamiento del cuerpo sobre el que se aplica, dicha fuerza no realiza trabajo alguno. Asimismo, si no hay desplazamiento, el trabajo también será nulo.

ENERGIA

La energía es algo que se puede convertir en trabajo. En mecánica

existen 2 tipos: energía cinética (Ek o Ec) y energía potencial (EP).

La energía cinética se puede definir a groso modo como la

cantidad de energía que adquiere un cuerpo en virtud de su

movimiento. Algunos ejemplos pueden ser: un automóvil en marcha,

una bala en movimiento, un volante que gira, etc.

La energía potencial es la que tiene un sistema en virtud de su

posición o condición. Algunos ejemplos son: un objeto que ha sido

levantado, un resorte comprimido, una liga estirada, etc.

ENERGÍA CINÉTICA

Es la capacidad de realizar y obtener un trabajo

como resultado del movimiento de un cuerpo.

Considérese un bloque con una velocidad inicial Vi y

que la fuerza f actúa a través de la distancias d,

haciendo que la velocidad aumente hasta un valor Vf.

Si el cuerpo tiene una masa m, la segunda ley de

Newton nos dice que ganará velocidad o aceleración

en una propiedad dada por:

Aceleración= fuerza/masa

ENERGÍA POTENCIAL

La energía potencial es la energía que posee un

sistema en virtud de su posición o condiciones, para

que exista energía potencial es necesario que el

cuerpo se eleve con una determinada altura,

entonces, el trabajo realizado por el sistema es igual

a:

T=wh (trabajo es igual a peso *altura)

T= mgh (trabajo es igual a masa*gravedad*altura)

Esta cantidad de trabajo también será realizada por el cuerpo después que a caído una distancia h, por lo que tiene una energía potencial igual en magnitud al trabajo externo realizado para levantarlo; por lo tanto, la energía potencial queda expresada de la siguiente manera:EP= wh= mghDonde w y m son el peso y la masa de un objeto situado a una distancia h sobre un punto de referencia. Debido a esto, es de suma importancia notar que la capacidad para realizar un trabajo (EP) depende de la altura en base a los puntos de referencia que se determinen.Tec Mérida

TRABAJO DE UNA FUERZA.

Si se tiene un cuerpo en una posición A y al trasladarlo hacia una posición B, el trabajo realizado

para vencer las fuerzas de rozamiento que se oponen al desplazamiento implica un consumo de

energía (realmente lo que ocurre es una transformación de energía); por lo tanto en el punto B el

cuerpo tendrá menor cantidad de energía.

Todos los procesos que impliquen rozamiento producen una transformación de energía en calor

y como éste no se puede aprovechar decimos que se consume energía.

Si tenemos una partícula que se mueve una distancia s=AB bajo la acción de una fuerza

constante F, el trabajo realizado se define de la siguiente forma

Trabajo = Fuerza × Distancia

W=F · s

El trabajo hecho por una fuerza es igual al producto del desplazamiento de la partícula por la

componente de la fuerza a lo largo del desplazamiento.

 

Si tenemos un plano inclinado sin rozamiento, al tener un cuerpo en el punto A se le debe suministrar una cierta cantidad de energía para trasladarlo al punto B, en el cual el cuerpo poseerá mayor cantidad de energía. En este caso se ha efectuado una acumulación de energía. Como Fs=F cos θW = F s cos θ

Otro caso de acumulación de energía ocurre cuando se comprime un

resorte, el cual al estar comprimido contiene la energía suministrada

para comprimirlo.

Principio de la conservación de energíaEn todo proceso la cantidad de energía inicial y final es la misma.En los procesos ideales la cantidad de energía útil inicial y final es la misma.En los procesos reales la cantidad de energía útil inicial es mayor que la cantidad de energía útil final debido a las pérdidas de energía ocurridas durante el proceso.Proceso Ideal: Eu inicial = Eu finalProceso Real: Eu inicial = Eu final + pérdidasSe denominan pérdidas a las transformaciones de energía no deseadas pero que ocurren inevitablemente en el proceso real.Se denomina rendimiento a la relación entre la energía útil final y la energía útil inicial. Se lo expresa en porcentaje.

F U E R Z A C O N S E R VA T I VA . E N E R G Í A P O T E N C I A L

Un fuerza es conservativa cuando el trabajo

de dicha fuerza es igual a la diferencia entre

los valores inicial y final de una función que

solo depende de las coordenadas. A dicha

función se le denomina energía potencial.

BALANCE DE ENERGÍA

En general, sobre una partícula actúan

fuerzas conservativas Fc y no

conservativas Fnc. El trabajo de la resultante

de las fuerzas que actúan sobre la partícula es

igual a la diferencia entre la energía cinética

final menos la inicial.