Energía y trabajo

ENERGÍA
Conceptos
Tipos
Energía y trabajo
Energía
Propiedad de los cuerpos o sistemas que mide la
capacidad para realizar transformaciones sobre si
mismos o sobre otros cuerpos o sistemas
TIPOS DE ENERGÍA
Energía cinética: Asociada a los movimientos de las
partículas que forman el sistema
Energía potencial: Asociada a la posición (en sentido
abstracto) de unas partículas respecto a las otras)
Todos los tipos de energía pueden reducirse a estos dos
José Luis Rodríguez Blanco
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Energía
Energía potencial gravitatoria: Debida a la posición relativa
de dos masas que se atraen gravitatoriamente
En las proximidades de la Tierra: Ep = m·g·h
Energía potencial elástica: Debida a la variación del tamaño
de un resorte. Ep = ½ k·x 2
Energía potencial eléctrica: Debida a la posición relativa de
dos cargas: Ep = K· (Q1· Q2)/r 2 . Puede ser positiva o
negativa
Energía cinética: Debida al movimiento: Ec = ½ m·v 2
Energía interna: Suma de las energía potencial y cinéticas
internas (debido a la posición de los átomos y a su vibración)
José Luis Rodríguez Blanco
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Transferencia de energía
Ocurre entre dos sistemas con distinto contenido
energético
TRABAJO: Cuando todas las partículas se mueven
paralelamente a si mismas, con desplazamiento del
centro de masas del sistemas (supone la existencia de
una fuerza neta que actúa sobre el sistema)
CALOR: Cuando las partículas se mueven
aleatoriamente sin un desplazamiento global del
sistema, como consecuencia las partículas vibran
alrededor de una posición de equilibrio
José Luis Rodríguez Blanco
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Trabajo
Trabajo: Producto escalar de la fuerza por el vector
desplazamiento
r
W =F
r
r =F r
cos α
F
α
r
• Ecuación de dimensiones: M · L2 · T -2
• Unidades: 1 J = 1 N×1m; 1 eV = 1,6× 10 -19 J; 1 kW-h = 3,6×
10 6 J
• Trabajo motor: α < 90º, W > 0, se hace sobre el sistema y se
invierte en aumentar Ec
• Trabajo nulo: α = 90º, W = 0
• Trabajo resistente: α < 90º, W < 0, se hace contra el sistema
José Luis Rodríguez Blanco
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Trabajo y fuerzas
Fuerzas conservativas: El trabajo para ir de un punto a otro
es independiente del camino recorrido, sólo depende de lo
que valga una función llamada Energía potencial en los
extremos del camino
W (AB)1 = W (AB)2 = EpA – EpB ; WAA = 0; W (AB) = - W (BA)
Gravitatorias, Elásticas, Eléctricas
Fuerzas no conservativas: El trabajo depende del camino
recorrido
W (AB)1 ≠ W (AB)2; W AA ≠ 0
Tensión, Normal, Fuerzas externas aplicadas, Rozamiento,
Magnéticas
José Luis Rodríguez Blanco
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Teoremas sobre la energía
Teorema de la energía cinética: El trabajo de todas las
fuerzas que actúan sobre un sistema equivale en variar la
energía cinética del sistema
Σ Wi (AB) = ∆ Ec = EcB – EcA
Teorema de la energía potencial: El trabajo de las fuerzas
conservativas es igual a la variación de energía potencial
cambiada de signo
Σ WFCi (AB) = - ∆ Ep = EpA – EpB
Teorema de la energía mecánica: El trabajo de las fuerzas no
conservativas es igual a la variación de energía mecánica
Σ WFNCi (AB) = ∆ Em = EmB - EmA
José Luis Rodríguez Blanco
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Trabajo, energía y tiempo = POTENCIA
Potencia: Energía transferida (trabajo realizado) por
unidad de tiempo
r r
d W dE ∆ E
Pot =
,
,
; Pot = F · v med
dt dt ∆ t
Dimensiones: M·L2·T-3 .
Unidades: 1 watio = 1J/1s
Rendimiento : Porcentaje de energía, trabajo, potencia
usado efectivamente
Wútil
Eútil
Pot útil
r=
×100 =
×100 =
×100
Wtotal
E total sum.
Pot total
José Luis Rodríguez Blanco
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