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TRABAJO - ENERGÍA - POTENCIA TRABAJO DE UNA FUERZA (W) Una fuerza F constante genera trabajo W cuando, aplicada a un cuerpo, lo desplaza a lo largo de una determinada distancia d.

Mientras se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce una transferencia de energía al mismo, por lo que puede decirse que el TRABAJO ES ENERGÍA EN MOVIMIENTO. Por otra parte, si una fuerza constante no produce movimiento entonces no se realiza trabajo. Por ejemplo, el sostener un libro con el brazo extendido no implica trabajo alguno sobre el libro, independientemente del esfuerzo necesario. Cuando la fuerza tiene la dirección de movimiento su expresión matemática es:

W=F.d W: Trabajo realizado por la fuerza d: distancia Quiere decir que para que haya W deberá haber una F, un desplazamiento (movimiento) hacia determinada distancia. Cuando la fuerza aplicada tiene una inclinación α con respecto al movimiento. Aplicamos una F con un ángulo α con el sentido del movimiento para desplazar el cuerpo una distancia d.

W = F.d.cos α

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FISICA Profesor O.D. Alarcón _____________________________________________________________________________ Cuando F es perpendicular al sentido del movimiento no realiza ningún trabajo porque el coseno de 90º es nulo.

ENERGÍA La magnitud denominada energía enlaza todas las ramas de la física y se define como la capacidad para realizar un W. En el ámbito de la física es imposible realizar un W sin suministrar E para realizarlo. En el sistema internacional la E se expresa en Joule (J). Si consideramos que W es el producto de una F por una d decimos que el Joule es el trabajo necesario para una F de 1 Newton desplace un cuerpo una distancia de 1 m. O sea que:

Cuando se aplica una F de 1 Dyna para desplazar un cuerpo 1 cm se realiza 1 ERGIO de W, tal que:

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1 ERGIO = 1 dy . cm = 1 g.cm /s

Algunos consideran esta unidad un poco anticuada. Su equivalencia es: 1 ergio = 10-7 Joules La unidad de E en el sistema técnico se llama KILOGRÁMETRO:

1 kgm = 1 kgf . m Otras unidades de W o E son: CALORÍA: cantidad de E calórica necesaria para elevar en 1 ºC la T de 1 kg de agua pura.

1 Cal = 4,18 Joules La ley de conservación de la E afirma que la cantidad total de E en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha E puede transformarse en otra forma de E. En resumen, la ley de la conservación de la E afirma que la E no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la E eléctrica se transforma en E calórica en un calefactor. Existen muchas formas de energía: energía potencial eléctrica y magnética, energía cinética, energía acumulada en resortes estirados, gases comprimidos o enlaces moleculares, energía térmica e incluso la propia masa.

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FISICA Profesor O.D. Alarcón _____________________________________________________________________________ ENERGÍA CINÉTICA (Ec)

La energía cinética ( Ec ) es la E del movimiento tal que cuando una F aumenta la velocidad (v) de un cuerpo también se realiza W, como ocurre por ejemplo en la aceleración de un avión por el empuje de sus reactores. Cuando un cuerpo se desplaza con M.R.U.V. desarrolla energía cinética ( Ec ) tal que:

Ec = ½.m.v² W=F.d W = Ec F.d=½.m.v² El trabajo realizado por la fuerza resultante que actúa sobre una partícula es igual a la variación de la energía cinética de dicha partícula.

Δ Ec = Ec2 - Ec1 W = Ec2 - Ec1 F . d = ½ . m . (v2² - v1²) Δ Ec: Variación de la energía cinética.

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ENERGÍA POTENCIAL (Ep)

Es la E de un cuerpo en reposo, o sea que no hay v pero si debe haber una altura (h). Cuando se levanta un objeto desde el suelo hasta la superficie de una mesa que se encuentra a una altura h, por ejemplo, se realiza W al tener que vencer la F de la gravedad, dirigida hacia abajo; la E comunicada al cuerpo por este W aumenta su energía Ep. Si se realiza trabajo para elevar un objeto a una altura superior, se almacena energía en forma de Ep gravitatoria. Cuando un cuerpo varía su altura desarrolla energía potencial.

Ep = P . h = m . g . h W = F.d ⇔ W = Ep ⇔ P.d = m.g.h El trabajo realizado por la fuerza peso a lo largo de una altura h es igual a la variación de la energía potencial.

Δ Ep = Ep2 - Ep1 W = Ep2 - Ep1 P . d = m . g . (h2 - h1) Δ Ep: Variación de la energía potencial

En todas las transformaciones entre un tipo de energía y otro se conserva la energía total, y se conoce como teorema de la energía mecánica (Δ EM). Por ejemplo, si se ejerce trabajo sobre una pelota de goma para levantarla, se aumenta su energía potencial gravitatoria. Si se

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FISICA Profesor O.D. Alarcón _____________________________________________________________________________ deja caer la pelota, esta energía potencial gravitatoria se convierte en energía cinética. Cuando la pelota choca contra el suelo, se deforma y se produce fricción entre las moléculas de su material. Esta fricción se transforma en calor o energía térmica.

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