Resumen

Sumario Resumen sobre Trabajo y Energía - Física

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Grado
Física I

Institución
National University Of Luján (UNLu )

El resumen cuenta con explicaciones teóricas y prácticas acerca de Trabajo y Energía, preguntas para analizar y ejercicios prácticos para resolver. Temas: - Energía - Calor - Radiación - Trabajo - Conservación de la energía - Energía cinética - Energía potencial - Energía mecá...

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Subido en 24 de marzo de 2021
Número de páginas 22
Escrito en 2019/2020
Tipo Resumen

trabajo
energía
calor
radiación
energía cinética
energía potencial
energía mecánica
fuerzas conservativas
fuerzas no conservativas
eficiencia
fuentes de enería
física
conservación de la energía

Institución
National University of Luján (UNLu )
Grado
Física I

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Trabajo, Energía y Fuerzas

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Algunos ejemplos de esta serie de preguntas de práctica

Si una fuerza actúa sobre un objeto, pero este no varía su velocidad, ¿en que sentido va la fuerza?

Respuesta: La fuerza se encuentra perpendicular al desplazamiento, por eso no varía la velocidad del objeto y la fuerza no está realizando trabajo.

¿En qué caso decimos que el trabajo es máximo?

Respuesta: Cuando la fuerza es constante y tiene la misma dirección y sentido que el desplazamiento, es decir, el ángulo que forman el vector desplazamiento y el vector fuerza es de 0°.

¿Siempre que existe una fuerza actuando hay trabajo?

Respuesta: No, no siempre. Para que haya trabajo debe haber desplazamiento, y una fuerza puede generar un desplazamiento o no.

¿Cuál es la principal diferencia entre una fuerza conservativa y una no conservativa?

Respuesta: Las fuerzas conservativas dependen de los puntos inicial y final, pero no del camino recorrido; mientras que las fuerzas no conservativas si dependen del camino recorrido.

Desde le punto de vista energético, la eficiencia es una relación entre...

Respuesta: La energía útil producida y la energía total utilizada.

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Energía

Quizás el concepto más importante de toda la ciencia sea la energía. La combinación de
energía y materia forma el Universo: la materia es sustancia, en tanto que la energía es
lo que genera un cambio en la sustancia. Es fácil de entender la idea de materia. La
materia es lo que podemos ver, oler y sentir. Tiene masa y ocupa espacio. En cambio, el
concepto de energía es mucho más abstracto: aunque nos sea familiar, resulta difícil
definirlo.
En primer lugar, podemos decir que las personas1, los lugares y las cosas TIENEN o
ALMACENAN energía en DISTINTAS FORMAS2 (cinética de traslación, cinética de
rotación, potencial
gravitatoria, potencial
elástica, química, térmica,
nuclear, etc). Algunas de
estas formas las
analizaremos en esta
cursada y otras quedaran
para física II.
Más allá de esto,
observamos la presencia de
la energía sólo cuando esta
SE TRANSFIERE o SE
TRANSFORMA. Nos llega en IlCentral hidroeléctrica de Río Grande (Córdoba)
forma de ondas
electromagnéticas del Sol y la sentimos como energía térmica; es captada por las plantas
y une las moléculas de la materia; está en el alimento que comemos y la recibimos a
través de la digestión.
En otras palabras, evidenciamos la presencia de energía cuando se observa
transferencia o transformación de esta durante un proceso físico bajo análisis: lo que
evidenciamos es un CAMBIO DE ENERGÍA (un ΔE). En este sentido podemos decir que:
La energía se puede «consumir» (es lo que hace un artefacto u organismo para
funcionar).

1
Tú organismo es una máquina; una máquina maravillosa. Está formada por máquinas más pequeñas, que
son las células. Como ocurre con cualquier máquina, las células vivas necesitan una fuente de energía. En
el reino animal, las células se alimentan de diversos compuestos hidrocarbonados que liberan energía al
reaccionar con el oxígeno. Al igual que lo que sucede con la nafta que se quema en un motor de
automóvil, hay más energía potencial en las moléculas del alimento que en los desechos que quedan
después de haber metabolizado el alimento. La diferencia de energías es lo que sostiene la vida.

2
Para más detalles ver apartado Fuentes de energía.

,La energía se puede «entregar» (lo que realizan un motor o una lamparita que
entregan energía cinética o luminosa)
La energía se puede «producir» (cuando un mecanismo transforma energía. Como
ocurre en una central eléctrica.)
Además, para que un cuerpo sufra una variación de energía (un ΔE) necesita
interaccionar con otro cuerpo mediante alguno de estos tres procesos3:
CALOR. Intercambio de energía que se produce a causa de una diferencia de
temperatura entre objetos. La energía viaja por medio de choques microscópicos
RADIACIÓN. Intercambio de energía a través de ondas electromagnéticas que emite un
objeto y absorbe otro. (TODOS los objetos que se encuentran a una temperatura
diferente de 0 K, emiten ondas electromagnéticas permanentemente y las
características de estás dependen de la temperatura de los objetos)
TRABAJO. Intercambio de energía a través de fuerzas que se hacen los objetos entre sí.
Nos centraremos en el último de estos procesos.
Trabajo
Seguramente estaremos de acuerdo en que cuesta “trabajo” mover un sofá pesado,
levantar un libro hasta colocarlo en un estante alto, o empujar un auto para retirarlo de
la ruta. Todos estos ejemplos concuerdan con el significado cotidiano de trabajo:
cualquier actividad que requiere esfuerzo muscular o mental.

Prensa hidráulica de 50000 toneladas. … el tamaño, a veces, es importante.

3
Como siempre, existen excepciones a la regla: por ejemplo, cuando un isótopo radioactivo fisiona, la
diferencia de energía proviene de la diferencia de masa (multiplicada por el cuadrado de la velocidad de
la luz)

, Sin embargo, en física el trabajo tiene una definición mucho más precisa. En estos tres
ejemplos realizamos trabajo ejerciendo una fuerza sobre un cuerpo mientras éste se
mueve de un lugar a otro, es decir, sufre un desplazamiento. Efectuamos más trabajo si
la fuerza es mayor (empujamos más fuerte el auto) o si el desplazamiento es mayor (lo
empujamos una mayor distancia).
Definición física de trabajo:
Existen casos particulares que son fáciles de estudiar y que nos van a permitir llegar a
una expresión general para el trabajo. Estos serán analizados en la tabla inferior

Si la fuerza ES CONSTANTEMENTE PERPENDICULAR al WF = 0
desplazamiento (esto significa que el ángulo que forman es de
Fuerza
90º), se observa en este caso que la fuerza está actuando, pero
el objeto no varía su velocidad (queda en reposo o a velocidad
constante). En este caso, la fuerza no realiza trabajo alguno.
Desplazamiento

Si la fuerza NO CAMBIA de módulo y tiene LA MISMA WF = IFI . d
DIRECCIÓN Y SENTIDO que el desplazamiento, el ángulo que
Fuerza
forman ambos vectores es 0º. En este caso el trabajo es
máximo.
Desplazamiento

Si la fuerza NO CAMBIA de módulo y tiene LA MISMA WF = - IFI . d
DIRECCIÓN Y SENTIDO OPUESTO que el desplazamiento, el
Fuerza
ángulo que forman ambos vectores es de 180 grados. En pocas
palabras, la fuerza se opone al movimiento y el trabajo posee Desplazamiento
signo negativo.

Si la fuerza NO CAMBIA de módulo y su dirección y sentido WF = IFI . d cos α
forma un ÁNGULO CONSTANTE α con el desplazamiento, se
Fuerza
observa que el trabajo va a depender de este ángulo. Si
razonamos un poco más y notamos que cuando los vectores
fuerza y desplazamiento son PARALELOS el trabajo es máximo, α
Desplazamiento
y que cuando son PERPENDICULARES el trabajo es nulo,
aparece una función que justamente nos da esta idea: el
coseno.

Es importante entender que el trabajo puede ser positivo, negativo o cero. Ésta es la
diferencia esencial entre la definición de trabajo en física y la definición “cotidiana” del
mismo. Si la fuerza tiene una componente en la misma dirección que el desplazamiento
(α entre 0 y 90), cos α es positivo y el trabajo W es positivo. Si la fuerza tiene una
componente opuesta al desplazamiento (α entre 90° y 180°), cos α es negativo y el

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