TRABAJO ( W )

Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo y como consecuencia éste se desplaza, el trabajo efectuado por dicha fuerza es el producto escalar de los vectores fuerza y desplazamiento.

W = F · d

Trabajo es una magnitud escalar y en el Sistema Internacional se mide en joules [ J ]

FUERZA CONSERVATIVA

Una fuerza es conservativa, si al mover un cuerpo entre dos puntos, el trabajo efectuado por ella depende únicamente de esos puntos y no del camino seguido.

FUERZA NO CONSERVATIVA

Una fuerza no es conservativa, si al mover un cuerpo entre dos puntos, el trabajo efectuado por ella depende del camino seguido. Un ejemplo de fuerza no conservativa es el roce.

ENERGIA CINETICA ( K )

Cada cuerpo en movimiento posee energía cinética. En el Sistema Internacional, esta energía se mide en joules [ J ]. Para determinar su valor se utiliza la relación:

K=( mv² )/2

ENERGIA POTENCIAL GRAVITATORIA ( U )

Cada cuerpo posee una energía potencial gravitatoria o de posición con respecto a un nivel de referencia. Generalmente se toma al suelo como ese nivel de referencia. En el Sistema Internacional, esta energía se mide en joules [ J ]. Para determinar su valor se utiliza la relación:

U= mgh

CONSERVACION DE LA ENERGIA MECANICA

Si sobre un sistema actúa una fuerza neta conservativa, la energía mecánica (cinética + potencial gravitatoria) se conserva.

E=K+U

E=( mv² )/2 + mgh

POTENCIA ( P )

La potencia es el cuociente entre el trabajo realizado y el tiempo empleado en hacerlo:

P = W / t

Es una magnitud escalar y en el sistema Internacional se mide en vatios [ W ].

Ejemplo:

Sobre un móvil se aplica una fuerza de 5 [ N ] durante un intervalo de tiempo en el cual el móvil se desplaza 6 [ m ] . Calcula el trabajo efectuado por esa fuerza.

W = 5 × 6 = 30 [ J ]

Un móvil de masa 3 [ kg ] se desplaza a 4 [m / s] . Calcula su energía cinética.

K = 3 [ kg ] × 16 [ m ² / s ² ] / 2 = 24 [ J ]

Una piedra de 2 [ kg ] se encuentra a 12 [ m ] del suelo. Calcula su energía potencial gravitatoria con respecto a él.

U = 2 [ kg ] × 9,8 [ m / s ² ] × 12 [ m ] = 235,2 [ J ]

Un cuerpo de 2 [ kg ] se deja caer desde una altura de 78,4 [ m ] . Calcula su energía cinética y su energía potencial gravitatoria al inicio, a los 2 [ s ] y al momento que toca el suelo.

A ) t = 0 [ s ]
U = 2 [ Kg ] × 9,8 [ m / s ² ] × 78,4 [ m ] = 1536,64 [ J ]
K = 0 [ J ]

B ) t = 2 [ s ]h = 78,4 – g t ² / 2 = 78,4 [ m ] – 9,8 [ m / s ² ] × 4 [ s ² ] / 2 = 58,8 [ m ]
U = 2 [ kg ] × 9,8 [ m / s ² ] × 58,8 [ m ] = 1152,48 [ J ]

v = g t = 9,8 [ m / s ² ] × 2 [ s ] = 19,6 [ m / s ]

K = 2 [ kg ] × 19,6 ² [ m ² / s ² ] / 2 = 384,16 [ J ]

C ) U = 0 [ J ]

K = 1536,64 [ J ]