trabajo energia y potencia - Universidad Técnica de Machala

Universidad Técnica de Machala
Facultad de Ciencias Químicas y de la Salud
Escuela de Bioquímica y Farmacia
Nombre: Raquel Elizabeth Cedeño Saritama
Curso: 1er Semestre ¨B¨
Profesor: Freddy Pereira Guanuche
Trabajo
En la vida corriente, la palabra trabajo se aplica a cualquier tipo de actividad que
requiere un esfuerzo muscular o intelectual. En física, sin embargo, el termino se
usa en un sentido muy restringido.
El trabajo es una magnitud escalar, únicamente se realiza un trabajo cuando se
ejerce una fuerza sobre un cuerpo al tiempo que el cuerpo se mueve de tal modo
que la fuerza tenga un componente a lo largo de la trayectoria de su punto de
aplicación. Si este componente tiene el mismo sentido que el desplazamiento, el
trabajo W es positivo, mientras que, si es opuesta al desplazamiento, el trabajo es
negativo.
Si la fuerza es perpendicular al desplazamiento, no tendrá componente en la
dirección del mismo, y el trabajo será nulo. Así, cuando se levanta un cuerpo, se
estira un resorte o se comprime un gas en un cilindro, los trabajos realizados,
respectivamente, por las fuerzas elevadora, extensora y comprensora son
positivos. Por el contrario, el trabajo de la fuerza gravitatoria sobre un cuerpo que
está elevándose es negativo, ya que la fuerza (dsirigida hacia abajo) es opuesta al
desplazamiento (hacia arriba).
El físico define el trabajo con base en estas observaciones. Considere un cuerpo
que sufre un desplazamiento de magnitud s en línea recta. (Por ahora,
supondremos que todo cuerpo puede tratarse como partícula y despreciaremos
cualquier rotación o cambio en la forma del cuerpo.) Mientras el cuerpo se mueve,
una fuerza constante actúa sobre él en la dirección del desplazamiento).
Definimos el trabajo W realizado por esta fuerza constante en dichas condiciones
como el producto de la magnitud
F de la fuerza y la magnitud s del desplazamiento: (fuerza constante en dirección
del desplazamiento rectilíneo) El trabajo efectuado sobre el cuerpo es mayor si la
fuerza F o el desplazamiento s son mayores, lo que coincide con nuestras
observaciones anteriores.
CUIDADO Trabajo 5 W, peso 5 w No confunda W (trabajo) con w (peso). Si bien
los símbolos son casi iguales, se trata de cantidades distintas. ❚
La unidad de trabajo en el SI es el joule (que se abrevia J y se pronuncia “yul”,
nombrada así en honor del físico inglés del siglo XIX James Prescott Joule). Por la
ecuación (6.1), vemos que, en cualquier sistema de unidades, la unidad de trabajo
es la unidad de fuerza multiplicada por la unidad de distancia. En el SI la unidad
de fuerza es el newton y la unidad de distancia es el metro, así que:
1 joule equivale a un newton- metro
Energía
En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo.
En tecnología yeconomía, «energía» se refiere a un recurso natural (incluyendo a
su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o
económico.
Mecánica clásica
En física clásica, la ley universal de conservación de la energía —que es el
fundamento del primer principio de la termodinámica—, indica que la energía
ligada a un sistema aislado permanece constante en el tiempo. Eso significa que
para multitud de sistemas físicos clásicos la suma de la energía mecánica, la
energía calorífica, la energía electromagnética, y otros tipos de energía
potencial es un número constante. Por ejemplo, la energía cinética se cuantifica en
función del movimiento de la materia, la energía potencial según propiedades
como el estado de deformación o a la posición de la materia en relación con las
fuerzas que actúan sobre ella, la energía térmica según su capacidad calorífica, y
la energía química según la composición química.
Mecánica relativista
En teoría de la relatividad el principio de conservación de la energía se cumple,
aunque debe redefinirse la medida de la energía para incorporar la energía
asociada a la masa, ya que en mecánica relativista, si se considerara la energía
definida al modo de la mecánica clásica entonces resultaría una cantidad que no
conserva constante. Así pues, la teoría de la relatividad especial establece
unaequivalencia entre masa y energía por la cual todos los cuerpos, por el hecho
de estar formados de materia, poseen una energía adicional equivalente a
,
y si se considera el principio de conservación de la energía esta energía debe ser
tomada en cuenta para obtener una ley de conservación (naturalmente en
contrapartida la masa no se conserva en relatividad, sino que la única posibilidad
para una ley de conservación es contabilizar juntas la energía asociada a la masa
y el resto de formas de energía).
Mecánica cuántica
En mecánica cuántica el resultado de la medida de una magnitud en el caso
general no da un resultado determinista, por lo que sólo puede hablarse del valor
de la energía de una medida no de la energía del sistema. El valor de la energía
en general es una variable aleatoria, aunque su distribución si puede ser
calculada, si bien no el resultado particular de una medida. En mecánica cuántica
el valor esperado de la energía de un sistema estacionario se mantiene constante.
Sin embargo, existen estados que no son propios del hamiltoniano para los cuales
la energía esperada del estado fluctúa, por lo que no es constante. La varianza de
la energía medida además puede depender del intervalo de tiempo, de acuerdo
con el principio de indeterminación de Heisenberg.
Energía en diversos tipos de sistemas físicos
La energía también es una magnitud física que se presenta bajo diversas formas,
está involucrada en todos los procesos de cambio de estado físico, se transforma
y se transmite, depende del sistema de referencia y fijado éste se conserva. 1 Por
lo tanto, todo cuerpo es capaz de poseer energía en función de
su movimiento, posición, temperatura, masa, composición química, y otras
propiedades. En las diversas disciplinas de la física y la ciencia, se dan varias
definiciones de energía, todas coherentes y complementarias entre sí, y todas
ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo.
Física clásica
En la mecánica se encuentran:

Energía mecánica, que es la combinación o suma de los siguientes tipos:

Energía cinética: relativa al movimiento.

Energía potencial: la asociada a la posición dentro de un campo de
fuerzas conservativo. Por ejemplo, está la Energía potencial gravitatoria y
la Energía potencial elástica (o energía de deformación, llamada así debido
a las deformaciones elásticas). Una onda también es capaz de transmitir
energía al desplazarse por un medio elástico.
En electromagnetismo se tiene a la:

Energía electromagnética, que se compone de:

Energía radiante: la energía que poseen las ondas electromagnéticas.
Energía calórica: la cantidad de energía que la unidad de masa de materia puede
desprender al producirse una reacción química de oxidación.

Energía potencial eléctrica (véase potencial eléctrico)

Energía eléctrica: resultado de la existencia de una diferencia de
potencial entre dos puntos.
En la termodinámica están:



Energía interna, que es la suma de la energía mecánica de las partículas
constituyentes de un sistema.
Energía térmica, que es la energía liberada en forma de calor.
Potencial termodinámico, la energía relacionada con las variables de estado.
Potencia
En física, potencia (símbolo P)nota 1 es la cantidad de trabajo efectuado por unidad
de tiempo.
Si W es la cantidad de trabajo realizado durante un intervalo de tiempo de
duración Δt, la potencia media durante ese intervalo está dada por la relación:
La potencia instantánea es el valor límite de la potencia media cuando el
intervalo de tiempo Δt se aproxima a cero:
Donde

P es la potencia,

W es el trabajo,

t es el tiempo.

r es el vector de posición.

F es la fuerza.

v es la velocidad.
Potencia eléctrica
La potencia eléctrica P desarrollada en un cierto instante por un dispositivo viene
dada por la expresión
Donde:



P(t) es la potencia instantánea, medida en vatios (julios/segundos).
I(t) es la corriente que circula por él, medida en amperios.
V(t) es la diferencia de potencial (caída de voltaje) a través del componente,
medida en voltios.
Si el componente es una resistencia, tenemos:
Donde:

R es la resistencia, medida en ohmios.
Potencia sonora
La potencia del sonido, considerada como la cantidad de energía que transporta la onda
sonora por unidad de tiempo a través de una superficie dada, depende de la intensidad de la onda
sonora y de la superficie , viniendo dada, en el caso general, por:

Ps es la potencia

Is es la intensidad sonora.

dS es el elemento de superficie sobre alcanzado por la onda sonora.
Para una fuente aislada, el cálculo de la potencia sonora total emitida requiere que la integral
anterior se extienda sobre una superficie cerrada.
Unidades de potencia

Sistema Internacional (SI):


Vatio, (W):
Sistema inglés:

caballo de fuerza o caballo de potencia, horse
power en inglés, (HP)
1 HP = 550 ft·lbf/s

 1 HP = 745,699 871 582 270 22 W
Sistema técnico de unidades:

kilográmetro por segundo, (kgm/s)


1 kgm/s = 9,80665 W
Sistema cegesimal

ergio por segundo, (erg/s)


1 erg/s = 1x10-7 W
Otras unidades:

caballo de vapor, (CV)

1 CV = 75 kgf·m/s = 735,49875 W