TRABAJO Y POTENCIA - aidpal-math

ENERGÍA
La energía es la capacidad de producir trabajo. Todos los cuerpos tienen energía de
distintos tipos, y que puede pasar de un cuerpo a otro, sin que nunca desaparezca.
La energía es una
propiedad
que
almacenan
los
cuerpos, todos los
cuerpos,
y
que
podemos
aprovechar
para
producir un trabajo.
Así, la gasolina almacena una energía que podemos aprovechar para mover un auto,
el butano almacena una energía que podemos utilizar para cocinar o un muelle
almacena energía que se puede emplear para mover el mecanismo de un reloj. La
energía que almacena un cuerpo nunca se pierde, sólo pasa a otro cuerpo, se cambia
a otro tipo de energía es decir, se transforma.
La energía se mide en Julio (J) o Joules.
También se usa la caloría (cal): 1cal = 4,18Joules
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TIPOS DE ENERGÍA
Todos los cuerpos tienen energía, energía que se transforma de una clase de energía
a otra y que también puede pasar de un cuerpo a otro, pero que NUNCA desaparece.
1.1 ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA
Es la energía que tiene un cuerpo por estar a una determinada altura. Su fórmula es
Ep = m g h, donde: m, es la masa del cuerpo.
h, es la altura a la que se encuentra. g, es la aceleración de la gravedad 9.8m/s2
Veamos un ejemplo:
Una roca de 115kg (kilogramos) de masa se encuentra en el borde de un precipio de
46 metros de altura.
La energía potencial que tiene la roca es:
Datos:
Masa, m = 115kg
Altura, h = 46m
Reemplazamos en la fòrmula Ep=m g h (Es multiplicar los tres valores), asì:
Ep = 115 kg 9.8 m/s2 46 m = 51842 kg m2/s2 = 51842 Joules (J)
1.2 ENERGÍA CINÉTICA
Es la energía que tiene un cuerpo por moverse a una determinada velocidad.
fórmula es:
Ec= ½ mV2, donde: m, es la masa del cuerpo y V, su velocidad en
m/s.
Su
Veamos un ejemplo: La energía cinética de un automóvil de 1200kg
(kilogramos) de masa para una velocidad de 256 m/s (metros sobre
segundo) es:
Datos:
Masa, m= 1200 kg
Velocidad V = 256 m/s
Reemplazamos en la fòrmula Ec= ½ mV2 (Hay varias maneras de entender la
fórmula, una es: se multiplica la masa con la velocidad, esta última elevada al
cuadrado, luego ese resultado se divide por dos)
Ec = ½ ( 1200kg) (256 m/s)2 = 153600 Julios (J)
1.3 ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA
Es la energía que tiene un cuerpo por encontrarse deformado respecto a su forma
original. Un muelle que se contrae o una goma elástica que se estira almacenan
energía potencial elástica que liberan cuando recuperan su forma original.
1.4 ENERGÍA QUÍMICA
Es la energía que tiene un cuerpo debida a los átomos y moléculas que lo
constituyen. Se libera cuando se produce una reacción química. Aunque
todos los cuerpos tienen energía química no en todos es aprovechable, los
combustibles, como la gasolina, el gasoil o el carbón son sustancias que
almacenan gran cantidad de energía química que puede ser liberada.
1.5 ENERGÍA ELÉCTRICA
Es la energía que tiene un cuerpo cuando se somete a la acción de
cargas eléctricas. Es la más fácil de transportar, por lo que la mayor
parte del consumo de energía en los hogares se hace a través de
energía eléctrica y la mayoría de las centrales que producen energía
producen energía eléctrica.
1.6 ENERGÍA ELECTROMAGNÉTICA
Es la energía asociada a las ondas electromagnéticas, es decir, a la luz.
Las ondas de radio y televisión también llevan asociada energía
electromagnética, lo mismo que las microondas de los hornos de
microondas.
La luz que nos permite ver, es energía o radiación electro magnética
Los hornos microondas usan la energía electromagnética para cocinar y calentar los
alimentos.
1.7 ENERGÍA NUCLEAR
Es la energía que posee un cuerpo debida al núcleo de los átomos que lo componen.
Se libera cuando los núcleos de los átomos de unen o se rompen.
Si la energía se obtiene por división de un núcleo atómico en dos fragmentos de
tamaño similar, se llama energía de Fisión, que es la empleada en los reactores
nucleares. Cuando se obtiene por la unión de los núcleos de átomos, como ocurre en
el Sol, se denomina energía de Fusión.
1.8 ENERGÍA CALORÍFICA. CALOR
Es la energía que pasa de un cuerpo a otro cuando están a distinta temperatura.
Aunque se relaciona con la temperatura no es lo mismo que ésta. Se debe al
movimiento de las moléculas de los cuerpos. Cuanto más rápidamente se muevan
sus moléculas, mayor energía calorífica tendrá el cuerpo y mayor será su
temperatura.
2 CAMBIOS DE LA ENERGÍA
Aunque existen varias clases de energía, cada tipo de energía se puede convertir en
otro tipo. La energía nunca desaparece, se convierte de una clase de energía en otra.
2.1 CONVERSIÓN DE LA ENERGÍA
La energía puede cambiarse de un tipo a otro. Cuando un cuerpo está a una altura
determinada, tiene energía potencial gravitatoria; si dejamos que caiga, cada vez
tendrá menos energía potencial gravitatoria, pero irá cada vez más deprisa,
adquiriendo energía cinética. La energía potencial gravitatoria se convierte en
energía cinética.
2.2 DEGRADACIÓN DE LA ENERGÍA
No toda la energía se convierte, una parte se transforma como calor. Al
cocinar convertimos la energía química del butano en calor. Pero no todo
el calor que producimos se aprovecha en la cocina, parte se pierde
calentando el recipiente en el que cocinamos y otra parte en calentar el
aire que lo rodea. Por eso, en cada conversión o aprovechamiento de la
energía, una parte se ha degradado como calor no aprovechable.
Además de luz, las bombillas emiten calor, perdiendo
parte de la energía eléctrica que llega hasta ellas.
Gracias al motor, la energía química se convierte en
energía cinética,
pero parte se convierte en calor
2.3 ENERGÍA ELÉCTRICA
Como la energía eléctrica es fácil de transportar, producir y transformar en
otras energías casi todas las fuentes de energía intentan convertir otras energías en
energía eléctrica, que después es llevada a los hogares para su empleo. Para obtener
energía eléctrica, se emplean, casi siempre, generadores de electricidad.
TRABAJO


LEY: El trabajo realizado por una fuerza es igual al producto que resulta de
multiplicar el valor de la fuerza por el espacio recorrido.
FORMULA:
T  F e

F
T
e
e
T
F
La unidad de medida del trabajo es el julio y se abrevia por la letra J.
Tenemos que medir la fuerza en Newton y el espacio en metros.
1 julio  1 N  1 m
POTENCIA


LEY: La potencia es el cociente entre el trabajo desarrollado por una fuerza
y el tiempo empleado en realizarlo.
FORMULA:
P



T
t
T  P t
t
T
P
La unidad de medida de la potencia es el vatio y se abrevia por la letra W.
Otra unidad de medida es el caballo de vapor y se abrevia por CV.
La relación que hay entre el vatio y el caballo de vapor es:
1 CV  736W
ACTIVIDAD
I. Teniendo en cuenta el tema de Energía, resuelva:
1. Dé otro ejemplo para cada tipo de energía
2. Plantee 5 preguntas que aborden toda la temática de Energía y respóndalas:
II. Resuelva los siguientes problemas
1. Calcula el trabajo necesario para elevar a 20 m de altura un ascensor si el
motor produce una fuerza de 700 N. ¿Cuál es la potencia del motor
sabiendo que tarda 10 s en hacer el recorrido?.
2. Una fuerza de 50 N actúa sobre un cuerpo de 10 kg, inicialmente en
reposo, durante 5 minutos. ¿Cuánto vale el trabajo realizado por la fuerza
en ese tiempo?
3. El ascensor de un rascacielos es capaz de subir a 12 personas al piso 60
(250 metros) en un tiempo de 50 segundos. Si la masa del ascensor junto
a los ocupantes es de 2000 kg, calcula:
a. El trabajo realizado por el ascensor.
b. La potencia del mismo.
4. Una grúa eleva hasta 12 m una carga de 200 kg en 10 s. ¿Qué trabajo ha
realizado? ¿Con qué potencia lo ha hecho?
5. Un coche de 1200 kg incrementa su velocidad en 20 m/s en 10 s. ¿Cuál ha
sido la potencia suministrada por el motor?
6. Un hombre de 70 kg sube a una altura de 20 m. Calcula el trabajo
realizado.
7. Una grúa levanta un cuerpo de 2500 Kg una altura de 28 m, tardando en
ello 20 s. Calcula:
a. El trabajo realizado por la grúa.
b. La potencia desarrollada.
8. Calcula la energía potencial que posee un libro de 500 gramos de masa que
está colocado sobre una mesa de 80 centímetros de altura.
9. En una curva peligrosa, con límite de velocidad a 40 kilómetros/hora,
circula un coche a 36 kilómetros/hora. Otro, de la misma masa, 2000
kilogramos, no respeta la señal y marcha a 72 kilómetros/hora. ¿Qué
energía cinética posee cada uno?
10.Calcula la energía potencial gravitatoria de un cuerpo de 30 kg de masa
que se encuentra a una altura de 20 m.