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Energia mecanica, potencial & cinetica

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  • 1. Alumnos:*Campos Lecuona Alexis*Carrizales Hernndez ArelyMaestro: Ernesto*Galvn Villa fuerte Ernesto Yez Segura*Gutirrez Rmz. Carlos David*Ibarra Abundis Diana Laura Fsica 1*Segura Rosas Alejandro*Silva Snchez Eder Paolo4av-informatica

2. ENERGA MECNICA La energa mecnica es la parte dela fsica que estudia el equilibrio y elmovimiento de los cuerpossometidos a la accin de fuerzas. La energa mecnica se deriva de laenerga cintica y energa potencial 3. En la mecnica suele decirse que la energa representa la capacidad de producirun trabajo Demostracin de la ecuacin de la energa mecnica. Se define energa mecnica como la suma de sus energas cintica y potencial deun cuerpo: Em = m . v2 + m . g . h Para demostrar esto hay que conocer la segunda ley de Newton: F=m.a Siendo F la fuerza total que acta sobre el cuerpo, m la masa y a la aceleracin. Tambin se debe saber la cinemtica relacionada con posicin en cuerpos conaceleracin y una de sus frmulas que lo demuestran vf2 = vo2 + 2 . a . x Se parte de un cuerpo que desciende por un plano inclinado liso. La fuerza queprovoca la aceleracin con que desciende es la componente x del peso Px Se aplica la ley de Newton: 4. Fx = m . aque conlleva m . g . sen b = m . a La relacin entre las velocidades vf y vo del cuerpo cuando se encuentra aunas alturas hf y ho es:vf 2 = vo2 + 2 . a . x que conlleva a = (vf2 vo2)/ 2 . x Al introducir esto en la segunda ley de Newton: m . (vf2 vo2)/ 2 . x = m . g . sen b Como ho hf = x . sen bm . (vf2 vo2)/ 2 = m . g . (ho hf) y separando los momentos inicial y final: m . vo2 + m . g . ho = m . vf2 + m . g . hf Esto permite afirmar: La energa mecnica de un cuerpo en un instante del movimiento Eo es iguala la de cualquier otro Ef. La energa mecnica se mantiene constante. 5. Conservacin de la energa mecnica.Si no hay rozamiento la energa mecnicasiempre se conserva.Si un cuerpo cae desde una altura seproducir una conversin de energa potencialen cintica. La prdida de cualquiera de lasenergas queda compensada con la gananciade la otra, por eso siempre la suma de lasenergas potencial y cintica en un punto serigual a la de otro punto. Em = cte 6. EjemploCALCULAR LA ENERGA MECNICA DELCARRITO EN EL PUNTO A. 7. La energa mecnica del carrito en el punto A va a ser la sumade las energascintica y potencial. 8. Energa Cintica La energa cintica llamada energa enmovimiento es la energa que posee uncuerpo de masa 2m y con una velocidadv es dada por la siguiente expresin. Ec= mv2 2Donde:Ec= Energa cinticaM= MasaV= Velocidad del mvil 9. Es un error comn creer que pormovimiento se habla de movimientolineal v. existe tambin el movimientoangular w, y no puede ser ignorado.Desde un punto de vista formal, laenerga cintica es el trabajo necesariopara acelerar una partcula desde unavelocidad (angular y lineal) nula hastauna velocidad (angular y lineal) dada. 10. La energa cintica es la energa que un objeto posee debido a sumovimiento. La energa cintica depende de la masa y la velocidad delobjeto segn la ecuacin E = (1/2)mv2 donde m es la masa del objeto y v2 la velocidad del mismo elevada alcuadrado. El valor de E tambin puede derivarse de la ecuacin E = (ma)d donde a es la aceleracin de la masa m y d es la distancia a lo largo dela cual se acelera. Las relaciones entre la energa cintica y la energapotencial, y entre los conceptos de fuerza, distancia, aceleracin yenerga, pueden ilustrarse elevando un objeto y dejndolo caer. Cuando el objeto se levanta desde una superficie se le aplica unafuerza vertical. Al actuar esa fuerza a lo largo de una distancia, setransfiere energa al objeto. La energa asociada a un objeto situado adeterminada altura sobre una superficie se denomina energapotencial. Si se deja caer el objeto, la energa potencial se convierte enenerga cintica 11. La energa cintica depende de la masa y la velocidad del objeto segn la ecuacin:E=( 1/2 )mv2Donde m es la masa del objeto y v2 la velocidad del mismo elevada al cuadrado.El valor de E tambin puede derivarse de la ecuacin:E= (ma)dDonde a es la aceleracin de la masa m y d es la distancia a lo largo de la cual se acelera. 12. La energa cintica, es la parte de laenerga mecnica de un cuerpo ycorresponde al trabajo o alastransformaciones que un cuerpo puedeproducir, debido a su movimiento, esdecir, todos los cuerpos en movimientotienen energa cintica, cuando esta enreposo, no tiene energa cintica. Esta capacidad de realizar cambios, queposeen los cuerpos en movimientos, sedebe fundamentalmente, a dos factores:la masa del cuerpo y su velocidad. Uncuerpo que posee una gran masa, podrproducir grandes afectos ytransformaciones debido a sumovimiento. 13. Unidades De Medida Por tratarse de una energa y como es de suponer la energacintica se mide en las mismas unidades que la energamecnica: el joule, el erg & el kilowatt-hora. A modo de ejemplo, podemos sealar que un cuerpo de 2kilogramos de masa, que se mueve con una rapidez de1m/s, tiene una energa cintica de 1 joule. Operacionalmente, la forma de determinar la energacintica de un cuerpo consiste en multiplicar la mitad de sumasa por el cuadrado de su velocidad. El cuadrado de la velocidad del cuerpo, es la velocidadmultiplicada por si misma.Es decir:Ec= (m*v2) 14. Tipos de energa cintica Energa vibracional: esta involucramovimiento vibratorio sin que el cuerpose desplace. Energa radiante: la cual se genera almoverse los electrones dentro de lostomos a mayor velocidad. Energa calrica: la cual se encuentrantimamente relacionada con elmovimiento aleatorio de la molculas. Energa rotacional: la cual seencuentra relacionada con loscuerpos que rotan 15. Ejemplo: Un cuerpo tiene una mas m de 8kg y lleva una velocidad de 4m sDatos:8 kgM= 8kgV= 4m/sEc= ?4ms 16. Formula: Ec = mv2 2Desarrollo:Ec= (8kg)(4m/s2)(8kg)(16m2/s2) 2 2128kgm2/s2 2Recordando que j=kg/m2, entonces:Ec= 64 J 17. Energa Potencial La energa potencial puede pensarsecomo la energa almacenada de unsistema, o como una medida del trabajoque un sistema puede entregar. Mas rigurosamente la energa potenciales una magnitud escalar asociado a uncampo de fuerzas 18. Tipos de energa potencial Elstica: La que posee un muelleestirado o comprimido. Qumica: la que posee un combustible,capaz de liberar calor. Elctrica: la que posee un condensadorcargado, capaz de encender unalmpara. 19. Ejemplo: Un automvil de 1000kg subepor una pendiente de 30m de longitud,inclinada a 35. Si no hay friccin, Cules la energa potencial del automvil altermino del recorrido? Datos:Formula:m=1000kg Ep= wh= mghd=30m0=35Ep=?*calculamos la altura h de lapendiente con sen35= h dDespejamos h:h=sen35=(30)(sen35)=17.2 20. Trabajo mecnico En fsica el concepto de trabajo se usa en unsentido mucho mas restringido. Diremos que se efecta trabajo mecnicocuando se vence una fuerza a los largo de supropia lnea de accin. Este concepto de trabajo implica comonecesarias, las dos condiciones siguientes: 21. A)una fuerza vencida B)un desplazamiento de esta a lo largode su lnea de accin. Por lo tanto no habr trabajomecnico cuando cualquiera deestos dos factores sea nulo o no exista. 22. Trabajo=(fuerzavencida)(desplazamiento) Si llamamos T al trabajo, Fala fuerza yd al desplazamiento, entoncestendremos la siguiente formula paramedir el trabajo. 23. El trabajo mecnico efectuado poruna fuerza para mover un cuerpo seobtiene multiplicando eldesplazamiento por la componentede la fuerza en la direccin deldesplazamiento. 24. Unidades de trabajo En general, de acuerdo con laformula, una unidad de trabajo seobtiene multiplicando una unidad defuerza por una unidad de longitud. En el sistema internacional la unidad sellama joule. Un joule es el trabajo efectuado por lafuerza de 1 newton al desplazar supunto de aplicacin de 1 m en lamisma direccin y sentido de la fuerza. 25. Es importante considerar y medirtambin, la potencia desarrollada,en un momento dado, por unamaquina en movimiento. Sea F una fuerza continua yconstante que acta sobre uncuerpo en movimiento. Siconsideramos un intervalo detiempot, Suficiente pequeo como paraestimar instantnea la velocidad y elcamino recorrido d , en eseintervalo, entonces es: T=F ( d) 26. Ejemplo: Cul es el trabajo que desarrolla una persona para mover una carrito del supermercado si se le aplica una fuerza constante de 10 N a un ngulo de 40 para desplazarlo una distancia de 12m? Datos: Formula: F= 10NT= Fd Cos40 = 40 d = 12mDESARROLLO:T= Fd cos40= (10N)(12m)(cos40)= 91.92J 27. POTENCIA En fsica, potencia es la cantidad detrabajo efectuado por unidad detiempo. Esto es equivalente alavelocidad de cambio de energa enun sistema o al tiempo empleado enrealizar un trabajo, segn quedadefinido por: P=E/T Donde: P es la potencia E es la energa o trabajo T es el tiempo 28. La unidad de potencia en el sistemainternacional es el vatio, el cual esequivalente a un joule por segundo. Fuera del Sistema internacionaltambin se utilizan el caballo devapor y el horse power (HP),equivalente a 746 W. 29. La potencia es el trabajo otransferencia de energa realizadaen la unidad de tiempo. Se mide enWatt o Kilowatt 30. La medicin de la potencia puedehacerse o en la fuente o a ciertadistancia de la fuente, midiendo lapresin que las ondas inducen en elmedio de propagacin. En cadacaso respectivo se utilizara launidad de potencia acstica (queen el sistema internacional es elvatio, W) o la unidad de presin(que en el sistema internacional es elpascal, PA). 31. Tipos de potencia Potencia Aparente: es la potenciaque determina la presentacin encorriente de un transformador y resultade considerar la tensin aplicada alconsumo por la corriente que estedemanda. Potencia activa: es la que seaprovecha como potencia til en eleje del motor, la que se transforma encalor, etc. Es la potencia realmenteconsumida por el cliente y por lo tantopaga por el uso de la misma. 32. Potencia reactiva: Es la potencia que los camposmagnticos rotantes de los motores obalastros de iluminacin intercambiancon la red elctri

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