La energía mecánica

Slide 1: La energía: energía cinética energía potencial Física: Capítulo 11 Sra. Elba M.Sepúlveda

Slide 2: Trabajo  Es una medida de la energía transferida  La energía total de un sistema permanece igual Energía:  Capacidad para realizar trabajo.

Slide 3: Existen 4 fuerzas básicas:  Fuerza gravitacional  Fuerzas electromagnéticas  Fuerza nuclear fuerte  Fuerza nuclear débil

Slide 4: Fuerza gravitacional  Gravedad  Fuerza de atracción entre la tierra y cualquier objeto con masa sobre ella.  Gravitación  Fuerza de atracción entre cualquiera dos objetos con masa que interaccionen en el universo.

Slide 5: Fuerzas electromagnéticas  Fuerzaque existe entre objetos cargados  Ejemplos: Fricción= se opone al movimiento de los objetos   Electricidad  Magnetismo

Slide 6: Fuerza Nuclear Fuerte Fuerza de muy corto alcance que mantiene  ligados a los protones y neutrones en el núcleo del átomo. Ejemplo: ocurre dentro del núcleo para mantener  los neutrones y protones unidos. Fuerza Nuclear Débil  Fuerza involucrada en el decaimiento de los núcleos atómicos y partículas nucleares.

Slide 7: Energía potencial: Como hay cuatro fuerzas básicas hay cuatro  tipos de energía potencial. Potencial gravitacional.   debido a su posición en un campo gravitacional. Potencial electromagnética.   Debido a su posición en un campo eléctrico. Potencial nuclear fuerte.   Debido a su posición en el núcleo del átomo. Potencial nuclear débil.   Debido a posición de los núcleos atómicos.

Slide 8: Energía potencial Es la energía debida a la posición de un objeto.   Es la energía almacenada. Ecuación:  EP = mgh m= masa g= aceleración gravitacional h= altura La unidad es Julios = kgm2/s2   El aumento en la energía potencial de un sistema que comienza y termina en reposo es igual al trabajo realizado sobre el sistema. EP = W

Slide 9: Nivel de base  Donde la energía potencial gravitacional se toma como cero arbitrariamente por lo regular es la superficie de la tierra, piso, etc.  Puede crear confusión porque depende del punto de vista de la persona o marco de referencia.

Slide 10: Ejemplo  Una caja de 15 Kg se levanta del piso a una altura de 30 metros. ¿Cuánto es su energía potencial?

Slide 11: Solución: Dado: m= 15 kg h= 30 m g= 9.81 m/s2 EP = mgh EP= ? = (15 kg) (9.81 m/s2) (30 m) = 4,414 J = 4.41 kJ

Slide 12: Ejemplo: La energía potencial de un objeto es  directamenteproporcional a su altura sobre el nivel de base, si duplicamos la altura entonces resultará’en el doble de la energía potencial. Si triplicamos la altura entonces resultará en un triplicado de la energía potencial. Use este principio para determinar los blancos en el siguiente diagrama:

Slide 13: A y B = 30 J Solución:  C = 20 J  D = 10 J  E= 0 J

Slide 14: Energía cinética F= ma   Fd=mad => W ork  Vf2 = Vi2 +2ad  Vf2 - Vi2 = 2ad  ½ Vf2 – ½ Vi2 = ad  ½ mVf2 – ½ mVi2 = mad = Fd =  EC = Work EC = ½ m V2 Energía de movimiento que depende de la  masa y la velocidad

Slide 15: Ejemplo:  Uncarro de una montaña rusa de 10 Kg viaja con una rapidez de 20 m/s  A) ¿Cuál es su energía cinética?  B) ¿Cuánto trabajo se realizó?

Slide 16: Solución: M= 10 kg   V=20 m/s  EC=?  EC= ½ mv2 = ½ (10kg) (20 m/s)2 = 2000 J = 2 kJ  W=?  W=Fd =  EC  W=2kJ

Slide 17: Ley de conservación de la energía La energía no puede ser creada ni destruida  solo puede ser transformada  Si la energía potencial disminuye la energía cinética aumenta.

Slide 18: Ecuación conservación energía… Ei (sistema) = Ef (sistema)  ECi + EPi = ECf + EPf  -EPf + EPi = ECf - ECi  -(EPf – EPi) = ECf – ECi = EC  -EP

Slide 19: Ejemplo:  Una caja de 20 kg se deja caer desde lo alto de un edificio de 25 m.  ¿Cuál es la energía cinética al momento de caer al piso?  ¿Con qué velocidad llegará al piso?

Slide 20: Solución: M=20 kg ECi = 0   H=25 m EPf = 0  EC=?  ECi + EPi = ECf + EPf  EPi = ECf = mghi = (20 kg) (9.81 m/s2) (25 m) = 4,900 J = 4.9 kJ  EPi = ECf = 4.9 kJ  EPi = ECf = ½ m Vf2 => Vf2 = 2 EC/m  Vf = 2 (4,900 J)/20 kg= Vf = 22 m/s

Slide 21: ∆EP = -∆EC = W

Slide 22: Ejemplo  Durante una competencia un atleta lanza un disco de 5 kg directamente hacia arriba. Si este realizó 590 J de trabajo sobre el disco,  ¿cuán alto subirá?

Slide 23: Solución: m= 5 kg EPi = 0   W= 590 J ECf = 0  g = 9.81 m/s2  Ei (sistema) = Ef (sistema)  ECi + EPi = ECf + EPf  ECi = Epf = mgh = W  h= W/(mg) = 590 J / [( 5 kg) (9.81 m/s2) h=12 m

Slide 24: Analiza…

Slide 25: Otros problemas… Un carrito de laboratorio es halado a velocidad constante a lo largo de un plano inclinado. Si la masa que se le colocó fue de 3kg y la altura del plano es de 0.45 m, ¿cuál es la energía potencial del auto?

Slide 26: Solución:  m=3 kg  g= 9.81 m/s2  h= 0.45 m  EP = ?  EP = mgh = (3 kg) (9.81 m/s2) (0.45 m) = 13.2 J

Slide 27: La física de las Montañas rusas… Roller Coaster Physics

Slide 28: Problemas asignados:  Capítulo11: 1 al 15 impares desde la página 183 hasta la página 188  Problemas A: 1 al 9 página 192  Problemas B: 1 y 2 página 193  EXITO