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UNIVERSIDAD DEL VALLE DE MEXICO
Bachillerato Campus Hermosillo
FÍSICA I
Mtra. Alma Catalina Gámez
PROYECTO III PARCIAL
“TRABAJO Y ENERGIA”
NAME: Claudia G. Rascón, Flor Ruiz, Diana Arroyo, José Pablo,
Yovanna Espejel, & Gerardo Rodríguez.
GRUPO: 3D
FECHA: 21/11/11
TEORÍA:
1. Defina los siguientes términos: (concepto y fórmula)
a) Trabajo: Se denomina trabajo infinitesimal, al producto escalar del vector fuerza
por el vector desplazamiento. El producto de una fuerza aplicada sobre un cuerpo y
del desplazamiento del cuerpo en la dirección de esta fuerza.
Formula: T =Fd
b) Energía: Capacidad para realizar un trabajo. Se mide en Joules.
Formula: Energía Mecánica (del movimiento) EM=EP +EC+ET
c) Joule (unidad): Es la unidad derivada del Sistema Internacional utilizada para
medir energía, trabajo y calor. Su símbolo es J.
d) Energía cinética: un cuerpo con una masa de dos kilogramos, que se mueve con
una velocidad de un metro por segundo (m/s) en el vacío.
Formula:
e) Energía Potencial: depende del peso del objeto y de la altura. Debe a la posición
respecto a la del suelo tomado como referencia.
Formula:
f) Energía térmica: a la energía liberada en forma de calor. Puede ser obtenida de la
naturaleza o del sol, mediante una reacción exotérmica, como la combustión de
algún combustible; por una reacción nuclear de fisión o de fusión; mediante energía
eléctrica por efecto Joule o por efecto termoeléctrico; o por rozamiento, como
residuo de otros procesos mecánicos o químicos. Se debe al movimiento de las
partículas que constituyen la materia. Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos
energía térmica que otro que esté a mayor temperatura.
Formula: ET=FD [=] Joule
2. ¿Qué condiciones se deben cumplir para que se realice Trabajo?
Los requisitos son que se ejerza una fuerza no perpendicular al desplazamiento del
objeto.
Por
lo
tanto
-Debe
haber
una
fuerza
aplicada
-La fuerza debe actuar a través de cierta distancia, nuestro desplazamiento.
-La fuerza debe tener una componente que acompañe al desplazamiento (que no sea
perpendicular).
3. Enuncie la Ley de conservación de la energía.
“La energía no se crea ni se destruye solo se transforma”
-constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la cantidad total
de energía en cualquier sistema aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra
forma de energía.
Formula:
4. Defina inter conversión de energía y ejemplifique.
-La energía es una magnitud física que da una idea del estado dinámico de un cuerpo
o un sistema. Como se sabe por la teoría relativista, materia y energía son dos
manifestaciones o dos estados diferentes de una misma entidad.
Con independencia de lo anterior, todos los cuerpos poseer una energía adicional
debido a su movimiento, a su temperatura, a su posición, a su elasticidad... En los
dos primeros casos, si es debida al movimiento o a su temperatura se le llama
energía cinética. En los otros casos, si es debida a su posición en un campo de
fuerzas (como el gravitatorio) o a su elasticidad, se le llama energía potencial.
Ambas energías, cinética y potencial, están relacionadas por el llamado principio de
la conservación de la energía que afirma que la energía no puede crearse ni
destruirse, sólo se transforma (cambia de una forma a otra).
5. Escriba y enuncie la ecuación de inter conversión de energía.
-En la mecánica este principio se traduce en que en un sistema cerrado la suma de la
energía cinética y potencial permanece invariable en cualquier instante. Lo que
significa que en dos instantes diferentes 1 y 2:
½ m v1² + m g h1 = ½ m v2² + m g h2
En la termodinámica este principio se traduce en que el incremento de la energía
interna de un sistema es igual a su energía térmica menos el trabajo que el sistema
realice con el exterior:
∆U = Q – W
Este principio también tiene su traducción en las diferentes ramas de la física: en
electromagnetismo, en mecánica cuántica, en mecánica relativista...
Un ejemplo de la conversión de energía potencial a cinética lo tienes en una central
hidráulica. La energía potencial del agua de la presa cae y se convierte en energía
cinética capaz de mover una turbina.
6. Compárense las energías potenciales de dos cuerpos A y B Si a) La altura
de A es dos veces la altura de B, pero tienen la misma masa, b) B pesa el
doble que A pero están a la misma altura y c) A pesa el doble que B, pero
la altura de B es dos veces la altura de A.
a) La energía potencial de A será más grande que la de B.
Ejemplo:
b) La energía potencial de B y A son iguales.
Ejemplo:
c) La energía potencial de B será cuatro veces mayor que la de A.
Ejemplo:
7. Compárense las energías cinéticas de dos cuerpos A y B si a) A tiene el
doble que la velocidad de B, b) A posee la mitad de la masa de B, y c) A
posee el doble de la masa y la mitad de la velocidad de B.
a) La energía cinética de A será 4 veces mayor a la de B.
Ejemplo:
b) La energía cinética de B será la mitad de la energía de A.
Ejemplo:
c) La energía cinética de B será el doble de la energía A.
Ejemplo:
8. ¿Puede un cuerpo tener energía? Y ¿poseer Trabajo? Explique.
-
Si puede porque el trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a la
energía necesaria para desplazar este cuerpo.
9. Cite un ejemplo en que se ejerza fuerza sobre un objeto sin que se
efectúe un trabajo.
-Cuando la fuerza y fricción ejercen el mismo trabajo sobre el objeto.
10. Si se duplica la velocidad de un cuerpo, ¿en cuánto se incrementa su
energía cinética?
-
Su energía incrementa por 4
Por ejemplo:
11. ¿Cuál tiene mayor energía cinética, un auto que viaja a 30 km/h u otro
con la mitad del peso que viaja a 60 km/h?
Hay varias respuestas correctas y son las que afirmaron que el que viaja a 60 km/h
tiene mayor energía cinética.
También ha sido bien justificada en el hecho de que la EC crece o decrece
linealmente con la masa pero varía cuadráticamente con la velocidad.
Llamando
Ec1 = ½ m1 v1²
para el que viaja a 30 km/h, y
Ec2 = ½ m2 v2²
para el auto que viaja a 60 km/h, y dado que:
m2 = ½ m1 (la masa del segundo es la mitad de la del primero)
lo cual justificamos porque el peso, que es una fuerza, se debe al producto de sus
masas por la misma gravedad:
P1 = m1 g
P2 = m2 g
m1 = P1 / g
m2 = P2 / g
y además:
v2 = 2 v1
entonces al dividir las energías cinéticas entre sí puedo determinar la proporción de
una respecto de la otra:
Ec2 / Ec1 = (½ P2 v2² /g ) / (½ P1 v1² / g) = m2 v2² / m1 v1²
Sustituyendo m2 y v2:
Ec2 / Ec1 = (½ m1) (2 v1)² / m1 v1² = ½ x 4 = 2
de donde:
Ec2 = 2 Ec1
que demuestra que la energía cinética del segundo duplica a la del primero.
12.
¿Puede ser negativo el trabajo? Explique y de un ejemplo.
-El trabajo puede ser negativo cuando la fuerza se ejerce en dirección opuesta hacia
al movimiento del objeto. Uno de estos ejemplos puede ser la Fricción.
Ejemplo: Fricción=100
T=Fd
T=100(2.5)
T=-250
13.
Es la energía ¿una cantidad escalar o vectorial? Explique.
- Es una cantidad escalar que representa que energía tiene un cuerpo dado que se
mueve,
sin
importar
en
qué
dirección
lo
hace.
Si una partícula de masa m, la cual es un escalar, que tiene una velocidad v, cuyo
magnitud al cuadrado es v^2 es también un escalar, tenemos que
K = m v^2 /2
14. El corazón humano consume aproximadamente 1 J de energía en cada
latido. ¿Cuántos joules deberá suministrar diariamente la comida a una
persona para satisfacer este nivel de energía? Con fines de comparación, la
caloría de nutriólogo contenida en la energía alimentaria equivale a 4184
J.
-El corazón da alrededor de 86,190 Latidos al día el promedio por lo cual el corazón
necesita alrededor de 21 calorías diarias.
15. Subraye lo correcto:
Dos cajas idénticas se mueven distancias iguales, rectas, horizontales. La caja
con la horizontal. Entonces, a) Se hace más trabajo sobre A que sobre B, b) Se
hace más trabajo sobre B que sobre A, c) se hace la misma cantidad de
trabajos sobre cada caja, d) no se puede determinar sobre que caja se hace
más trabajo a partir de los datos dados.
Bibliografía:
1) http://es.answers.yahoo.com
2) www.wikipedia.com