Trabajo, energía y potencia

Trabajo: decimos que realizamos un trabajo cuando la fuerza que aplicamos produce un desplazamiento en la dirección de ésta.

Energía: Capacidad que tienen los cuerpos para producir transformaciones, como por ejemplo un trabajo.

El Trabajo y la Energía son magnitudes escalares, es decir, no tienen dirección ni sentido


En la definición de trabajo cabe destacar dos factores:

1-Sin desplazamiento no hay trabajo

Cuando sostenemos una maleta en la mano, no existe trabajo porque no hay desplazamiento

2-El desplazamiento ha de producirse en la dirección de la fuerza. Todo desplazamiento perpendicular a la dirección de la fuerza no implica realización de trabajo.

Podemos definir matemáticamente el trabajo como el producto de la Fuerza aplicada por el desplazamiento efectuado, si la fuerza y el desplazamiento tienen la misma dirección:

Trabajo = Fuerza x Desplazamiento

Cuando la trayectoria es rectilínea, el desplazamiento coincide con el espacio recorrido y por lo tanto se puede decir que:

Trabajo = Fuerza x espacio

Solamente hace trabajo la componente de la fuerza que coincide con la dirección de desplazamiento. Véase el dibujo:

En el sistema internacional SI, la unidad utilizada para medir al trabajo es el Julio (J), que es definido como el trabajo hecho al aplicar una fuerza de 1 Newton, para producir un desplazamiento de 1 metro en la misma dirección de la fuerza.

1 Julio= 1 Newton x 1 metro; 1J=1N*1m

Potencia:

Si subimos lentamente unas escaleras y después lo hacemos rápidamente, el trabajo realizado es el mismo en ambos casos, pero  nuestra potencia es mayor en el segundo caso, porque realizamos el trabajo más rápidamente.

Para expresar la rapidez con que hacemos un trabajo, se utiliza el concepto de potencia.

La unidad de la potencia en el Sistema Internacional (SI) es el Vatio (W), que se define como la potencia necesaria para hacer un trabajo de un julio en un segundo:

Energía Cinética

Es la energía que poseen los cuerpos que están en movimiento. Un coche si está parado y lo ponemos en movimiento, quiere decir que ha adquirido una energía de algún sitio y que se ha transformado en movimiento. Esta energía que tiene ahora es una energía potencial o de movimiento.

Los cuerpo adquieren energía cinética al ser acelerados por acción de fuerzas, o lo que es lo mismo, cuando se realiza un trabajo sobre ellos.

Para calcular la energía cinética de un cuerpo (siempre estará en movimiento) será: Ec=1/2.m.v^2

Ejercicio: Calcula la energía cinética de un coche de 860 kg que se mueve a 50 km/h.

Primero pasaremos los 50Km/h a m/s ===> 13,9m/s. Ahora es bien fácil, solo hay que aplicar la fórmula:

Ec = 1/2 860Kg x 13,92m/s = 83.000J

Energia Potencial

Se dice que un objeto tiene energía cuando está en movimiento, pero también puede tener energía potencial, que es la energía asociada con la posición del objeto.
Energía Potencial Gravitatoria

Es la que se poseen los objetos por estar situados a una cierta altura. Si colocas una ladrillo a 1 metro de altura y lo sueltas, el ladrillo caerá al suelo, esto quiere decir que al subirlo a 1 metros el ladrillo adquirió energía. Esta energía realmente es debido a que todos los cuerpos de la tierra estamos sometidos a la fuerza gravitatoria. Si lo colocamos a 2 metros el ladrillo habrá adquirido más energía que a 1 metro, es decir depende de la posición del ladrillo, por eso es energía potencial
Ep=m.g.h

En la parte superior energía potencial, y en la parte baja energía cinética, por lo tanto existe una relación entre estas energías

Ejercicio: ¿Qué energía potencial tiene un ascensor de 800 Kg en la parte superior de un edificio, a 380 m sobre el suelo? Suponga que la energía potencial en el suelo es 0.

Se tiene el valor de la altura y la masa del ascensor. De la definición de la energía potencial gravitatoria:

Epg = (800 Kg)*(9.8 m/s^2)*(380 m) = 2,979,200 J = 2.9 MJ (megaJ)

Tomado de:

http://www.areaciencias.com/fisica/energia-cinetica-y-potencial.html

http://www.darwin-milenium.com/estudiante/Fisica/Temario/Tema5.htm