Documento 471380

Corporación de Desarrollo Social
Liceo Polivalente Arturo Alessandri Palma
Departamento de Física
Profesores:
Patricia Navarro, Miguel Castro, Christian Contreras
[email protected]
Guía de Aprendizaje N° 4
NM3 COMÚN
Instrucciones:

Lea comprensivamente la guía, con el apoyo de tu cuaderno y libro de aquellos conceptos
que no recuerdas.

Sigue atentamente los pasos del ejercicio resuelto.

Resuelva ordenadamente los problemas planteados, verificando tu desarrollo con las
respuestas entregadas.

En caso de no coincidir con los resultados, revisa los procedimientos realizados.

Resuelve la evaluación y envíala a través del correo electrónico señalando, indicando:
Curso, nombre y profesor.
Fecha de Recepción:
Enviar por correo electrónico hasta las 14:00 horas del ____ de noviembre del 2011.
Mail:
SECTOR:
[email protected]
FISICA COMÚN
Nivel/curso
PROFESOR: PATRICIA NAVARRO
UNIDAD TEMÁTICA:
CONTENIDO:
Plazo: 25
NM3/ B,C,D,E,F y G
/11/2011, 14:00 HORAS
TRABAJO Y ENERGIA
ENERGIA CINÉTICA Y POTENCIAL
APRENDIZAJES ESPERADOS: COMPRENDEN, RELACIONAN Y APLICAN CONCEPTOS Y
FORMULAS DE ENERGIA CINÉTICA Y POTENCIAL
CONCEPTOS FUNDAMENTALES
DE TRABAJO Y ENERGÍA (parte III)
En esta guía estudiaremos el concepto de energía como aquello que permite a un
sistema realizar trabajo a través de la manifestación de una fuerza. Abordaremos
principalmente el concepto de energía mecánica.
Energía Mecánica: Hay dos tipos de energía mecánica: La Energía Cinética y la
Potencial Gravitatoria.
“Un cuerpo posee energía cuando es capaz de realizar un trabajo”
Energía Cinética (Ec): Es la energía que poseen los cuerpos que están en movimiento.
La ecuación que la determina es
Ec 
m  v2
2
m2
Ec  Kg 2
s
La unidad de medida en el Si es el joule
asociando
Kg
m
 m  N  m  joule
s2
En donde m es la masa del cuerpo y v su rapidez.
IMPORTANTE:
La energía cinética es:
a) siempre positiva, o nula.
b) directamente proporcional al cuadrado de la velocidad.
Ejemplo: Un cuerpo de 2 kg de masa se lanza verticalmente hacia arriba desde el suelo
con una rapidez inicial de 50 m/s. Cual es valor de su energía cinética al momento de su
lanzamiento.
Datos:
m = 2Kg
v = 50m/s
Ec = x
la expresión a utilizar es: E 
mv
2
2
Reemplazando
EC = 2 Kg.( 50 m/s)2 = 2500 J
2
Energía Potencial Gravitatoria, es la que posee cualquier cuerpo ubicado a cierta
altura y que se debe al efecto de la gravedad terrestre.
Ep  m  g  h
Ep  Kg
m
s2
La unidad de medida en el SI es el joule
 m  N  m  joule
Donde m es la masa del cuerpo, g la aceleración de gravedad y h la altura a la que se
encuentra.
Ejemplo:
¿A qué altura se encuentra un cuerpo de masa 8kg si su energía potencial en esa altura
es de 400 J?
Datos:
m = 8Kg
h=x
g = 10m/s2
EP = 400j
la expresión a utilizar es: Ep  m  g  h  h 
Reemplazando
h
Ep
mg
400 j
 5m
8Kg  10m / s 2
Teorema del Trabajo y la Energía
El trabajo neto (realizado por la fuerza neta) hecho sobre un objeto, es igual al cambio
en su energía cinética, y esto se representa mediante la siguiente ecuación.
TNETO = ΔEC
Es decir:
TNETO = EC (final) – EC (inicial)
Ejemplo:
¿Qué trabajo se debe realizar sobre un cuerpo de 10 kg de masa para que aumente su
rapidez de 2 m/s a 6 m/s?
Datos:
m = 10Kg
vi = 2m/s
vf = 6m/s
T=x
Aplicando el teorema del trabajo y la energía
TNETO = ΔEC
TNETO = EC (final) – EC (inicial)
Determinaremos primero la energía cinética inicial y final.
m  vi
10Kg  2m / s
Ei 

 20 j
2
2
2
m  vf
Ef 
2
2
2
10Kg  6m / s
 180 j
2
2

Reemplazando en:
TNETO = EC (final) – EC (inicial)
T = 180j
- 20j = 160j
Se debe realizar un trabajo de 160 joule
Relación entre la energía potencial y el trabajo hecho por la fuerza peso
La figura 1 nos permite analizar el trabajo realizado por la fuerza peso para trasladar el
cuerpo desde la posición 1 hasta la posición 2.
m
Posición 1
g
h1
Posición 2
m
h2
h=0
Nuevamente podemos expresar el trabajo como variación de energía
TPESO = mg (h1 – h2)
Para expresarlo como un ΔE debemos anteponer el signo menos y así nos queda
TPESO = -(EP (final) – EP
(inicial))
TPESO = -ΔEP
Esto implica que
TPESO = EP
(inicial)
– EP (final)
Esta expresión representa el trabajo hecho por la fuerza peso para bajar o subir un
cuerpo, y sólo es válida cuando no existe roce en el desplazamiento.
Ejemplo:
Un atleta levanta una pesa de 250 kg de masa hasta una altura de 1.8 metros. Calcular
el trabajo realizado por el atleta.
Datos:
m = 2Kg
hi = 0m
hf= 1.8m
g = 10m/s2
Aplicando el teorema del trabajo y la energía
T = -ΔEP
T = EP
(inicial)
– EP (final)
Determinaremos primero la energía potencial inicial y final.
Epi =mghi = 2Kg● 10m/s2● 0m = 0 joule
Epf =mghf = 2Kg● 10m/s2● 1.8m = 36 joule
Reemplazando en:
T = EP
(inicial)
– EP (final)
T = 0j -36j = -36j
Se debe realizar un trabajo de -36 joule
A continuación te entregamos algunos link a los cuales puedes acceder par
profundizar este tema:
http://www.youtube.com/watch?v=YAVkq2KCHrg&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=x-7U8dqRLq8&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=jPhbUf2WP4E&feature=related
EJERCICIOS PROPUESTOS
1.- ¿Qué trabajo realiza una grúa para elevar un bloque de cemento de 800 kg desde el
suelo hasta 15 m de altura?
Sol: 120.000 J.
2.- Si una persona saca de un pozo una cubeta de 20 kg y realiza 6 kilo joule de trabajo
¿Cuál es la profundidad del pozo?
Sol: h= 30 m
3.- Una partícula de 0,6 [kg] tiene una velocidad de 2 [m/s] en el punto A y una
energía cinética de 7,5 [J] en B. ¿Cuál es a) su energía cinética en A?, b) su velocidad en
B?, c) el trabajo total realizado sobre la partícula cuando se mueve de A a B?
Sol: ECA= 1.2 joule, vB = 5 m/s, Ttotal = 6.3 joule
4.- Un automóvil de 1000 kg viaja a una velocidad de 72 km/h ¿En cuánto tiempo variara
su energía cinética si aumenta su velocidad a 108 Km./h?
Sol: 250000 joule
5.- Supón que una automóvil tiene 2000 J de energía cinética ¿Cuál será su energía
cinética si se duplica su rapidez? ¿y cuál si se triplica su rapidez? Sol: (8000j; 18000j)
6.- Un cuerpo cambia su energía cinética de 25 J a 32 J ¿cuánto trabajo realizo?
Sol: 7 joule
¿Ya resolviste los ejercicios? Entonces, toma un breve descanso y luego
continúa con la evaluación.
Ahora, realiza la siguiente evaluación y envíanos tu respuesta con el desarrollo respectivo, en
DOCUMENTO DE WORD 97 - 2003. Recuerda que cada paso debe estar debidamente
justificado. Te adjunto la pauta de evaluación para que sepas cómo se calificará tu trabajo.
ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN
Luego de responder tu evaluación debes enviarla al correo:
[email protected]
Tus trabajos serán recibidos hasta el 25 noviembre del 2011,14:00 hrs
Toda consulta debe realizarse en la Parroquia Italiana.
Av. Bustamante 180, (metro P. Bustamante) de 10:10 a 11:20 horas.
No se responderán consultas por internet
EVALUACIÓN
Una bola de boliche de 7 [Kg.] se mueve a 3 [m/s]. ¿Qué tan rápido se debe
mover una bola de golf de 46 [gr.] de manera que las dos tengan la misma
energía cinética?
Categoría
Razonamiento
del
problema
4
3
2
1
El alumno
resuelve
correctamente
el problema
anotando en
primer lugar
los datos
proporcionado
s por el
enunciado,
relacionando
con la/s
expresión/es
que necesita
utilizar y
aplicándolas
correctamente
.
El alumno
resuelve el
problema
anotando en
primer lugar los
datos
proporcionados
por el enunciado,
relacionando con
la
expresión/expresi
ones que necesita
utilizar y
aplicándolas
aunque comete
algún error.
El alumno no
resuelve el
problema
correctamente
pero anota los
datos
proporcionados y
relaciona con la
expresión/expresi
ones a utilizar.
El alumno
no
resuelve
el
problema.