Curso: Física 1

1. UTP FIMAAS Curso: Física 1 Sesión Nº 8: TrabajoEnergia. Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla

2. Contenido Trabajo efectuado por una fuerza variable; un resorte (Ley Hooke) Energía cinética y energía potencial. Ley de transformación y ley de conservación. de energía.

3. Bibliografía • Sears Zemansky : Física Universitaria Volumen 1. • Alonso y Finn: Física Profesor: Carlos Alvarado de la Portilla

4. Energía Cinética “Ec”,“Ek” o “K” • La energía cinética de un cuerpo, es la capacidad que posee para realizar un trabajo, debido a su movimiento. • Es el valor entregado por el trabajo de una fuerza que actúa de un punto a otro punto.

5. Energía cinética: Resumen La energía cinética se define como: El trabajo neto efectuado por una fuerza sobre un cuerpo es: El teorema de trabajo energía establece que: Trabajo hecho por una fuerza = Cambio en su energía cinética El trabajo efectuado por la fuerza neta constante Fneta al desplazarse una partícula es igual al cambio en la energía cinética de la partícula.

6. Trabajo “hecho por un resorte”(fuerza variable) y su gráfica Fr x = 0 Fx es negativa x es positiva kxm Fx = 0 x = 0 x xm xm Fx es positiva x es negativa Fr = -kxm x

7. Energía Potencial “Ep” Energía potencial es la capacidad que posee un cuerpo para realizar un trabajo por efecto de la posición en que se encuentre. Es una función de las coordenadas, tal que su valor entre la posición inicial y final es igual al trabajo efectuado sobre la partícula para cambiar de la posición inicial a la final. La energía potencial puede ser: Energía potencial gravitatoria “EpG”. Energía potencial elástica “EpE”.

8. Energía potencial gravitatoria (Ep G) Es aquella que posee un cuerpo debido a la altura en que se encuentra, respecto a un plano de referencia horizontal. Tipos de Energía Potencial “Ep” EpG = m g h h

9. Energía potencial elástica (Ep E) Es aquella forma de energía que posee un cuerposujeto a un resorte comprimido o estirado. Tipos de Energía Potencial “Ep” Donde: K: constante de elasticidad del resorte (N/m). x: deformación parcial del resorte (m).

10. Energía mecánica ( EM) • Es la suma de la energía cinética y la energía potencial. EM = EC+ EP EM = EC+ EPG + EPE Donde: EM= Energía mecánica total EC= Energía cinética EPG = Energía potencial gravitacional EPE = Energía potencial elástica

11. Principio de conservación de la energía: • La energíano se puede crear ni destruir, solo se puede transformar o cambiar de lugar. • Teorema del trabajo (W) y la energía mecánica (EM): El trabajo realizado por todas las fuerzas externas al cuerpo que no incluyen al peso ni fuerzas elásticas, por ser estas fuerzas conservativas; es igual al cambio de la energía mecánica del cuerpo. WFext = trabajo de fuerzas externas EMF = energía mecánica final. EMI = energía mecánica inicial WFext = EMF - EMI

12. Teorema del trabajo (W) y la energía mecánica (EM): WFext = (EM)F –(EM)0

13. Situaciones con fricción cinética; Resumen Si hay fuerzas de fricción, habrá una pérdida de energía cinética debido a esta. DKfricción = – fcd La ecuación de trabajo energía cinética será

14. Ejemplo Un bloque de 6 kg es jalado hacia la derecha en una superficie sin fricción con una fuerza horizontal constante de 12 N. Encuentre la rapidez después que ha recorrido 3 m. W = Fd = (12)(3) = 36 J W = Kf – Ki = ½ mvf2 – 0 n vf F d mg vf = 3.5 m/s

15. Ejemplo Un bloque de 6 kg es jalado hacia la derecha en una superficie con fricción con una fuerza horizontal constante de 12 N. El coeficiente de fricción es 0.15. Encuentre la rapidez después que ha recorrido 3 m. n W = Fd = (12)(3) = 36 J La enegía perdida por la fricción es: DKfricción = – fcd = – (0.15)(6)(9.8)(3) = 26.5 J Aplicando 0 + 36 – 26.5 = ½ 6 vf2 vf2 = 3.18 vf F d mg vf = 1.8 m/s