Querido/a estudiante nuestro mayor interés es proveerte los conocimientos necesarios para que desarrolles tus habilidades en el aprendizajes de trabajo y energia aplicado a situaciones concretas.
Objetivos de la unidad
Diferenciar los conceptos de energía y trabajo.Explicar situaciones cotidianas utilizando los conceptos de trabajo y energía. Resolver problemas numéricos utilizando las leyes del trabajo y la energía. Identificar las transformaciones energéticas en un determinado proceso. Identificar las condiciones para que la energía mecánica se conserve.
Se denomina trabajo infinitesimal realizado por una fuerza sobre una partícula que experimenta un desplazamiento elemental, al producto escalar de la fuerza por el desplazamiento.
trabajo.jpg

T = F.d T= F.d.cos A
Página Interactiva Trabajo

Trabajo debido a la aceleración de gravedad
La energía que un objeto tiene debido a su posición en el espacio recibe el nombre de energía potencial gravitacional, ésta es la energía mantenida por un campo gravitacional y transferida al objeto conforme éste cae.
A continuación se obtendrá una expresión para energía potencial gravitatorio de un objeto en un punto dado. Para hacerlo, considérese un bloque de masa, m, a una altura inicial hi sobre el suelo, como en la Figura . Ignore la resistencia del aire y considere que cuando cae el bloque la única fuerza que hace trabajo sobre él es la gravitatoria, m.external image Image2704.gif. El trabajo realizado por la fuerza gravitatorio conforme el bloque experimenta un desplazamiento hacia abajo,external image Image2705.gif, es el producto de la fuerza hacia abajo por el desplazamiento, o sea:
W = m.g. (hi – hf)
Donde:
W: trabajo realizado por la gravedad, Joules
m: masa del cuerpo, kg
g: aceleración de gravedad, [9,81 m/s2]
hi: altura inicial que posee el cuerpo con respecto a un nivel de referencia, m
hf: altura final que posee el cuerpo con respecto a un nivel de referencia, m
El termino m.g.h es conocido como energía potencial del cuerpo.
energia_potencial.jpg
Relación entre la energía cinética y el trabajo mecánicoLa Figura muestra una partícula de masa, m, que se mueve hacia la derecha bajo la accion es una fuerza neta constante F. Como la fuerza es constante, por la segunda Ley de Newton sabemos que la partícula se moverá con aceleración constante; a. Si la partícula se desplaza una distancia, s, el trabajo neto efectuado por la fuerza, F, será: Wneto= F. s = m.a.s Donde: W neto: trabajo mecánico, Joules F: fuerza aplicada, N s: desplazamiento, m a: aceleración del móvil, m/s2 m: masa del móvil, kg energia_cinetica.jpg


Figura.Una partícula que experimenta un desplazamiento y un cambio de su velocidad bajo la acción de una fuerza neta constante F. Como la partícula experimenta una aceleración constante:
ecuacion1.gif 1

Donde: s: desplazamiento que experimental el móvil, m
vf: velocidad final del móvil, m/s
vi: velocidad inicial del móvil, m/s
t: tiempo que transcurre para que el móvil pase de vi a vf, s
ecuacion2.gif 2
Donde:
a: aceleración promedia del móvil, m/s2

vf: velocidad final del móvil, m/s
vi: velocidad inicial del móvil, m/s
t: tiempo que transcurre para que el móvil pase de vi a vf, s
Sustituyendo la ecuación 1 y la ecuación 2 en la ecuación Wneto= F. s = m.a.s , quedará...
ecuacion2.gif



El termino 1/2 mv2 representa la energía asociada al movimiento de una partícula, y es conocida como energía cinética. En conclusión: "El trabajo efectuado por una fuerza neta constante, F; al desplazarse una partícula es igual al cambio en la energía cinética de la partícula".
Cuando un cuerpo se desplaza a través de una superficie rugosa pierde energía cinética, esa pérdida esta asociada a la fuerza de fricción cinética. Parte de esta energía se transfiere a la energía interna del bloque, y parte se transfiere del bloque a la superficie.

continuara