Trabajo, Potencia y Energía

 Trabajo

Es la energía consumida por un cuerpo en su desplazamiento y efectuada por el componente de la fuerza que va en la misma dirección del desplazamiento; es decir, el trabajo es realizado cuando una fuerza actúa a lo largo de una distancia.

(El trabajo realizado es equivalente al cambio de energía cinética de un cuerpo.)

" Si no hay desplazamiento no hay trabajo"

• un trabajo es realizado por una fuerza constante paralela al desplazamiento

Bajo la acción de la fuerza F, el cuerpo se desplaza x por definición, el trabajo realizado por F es:

T=f.d

• Un trabajo es realizado por una fuerza constante oblicua al desplazamiento 

si la fuerza forma un ángulo con el desplazamiento seguramente producimos trabajo. por definición, el trabajo realizado de la fuerza es:

T=f.d.cos^Θ

Donde:

T = Trabajo realizado por la fuerza (J)

F = Fuerza aplicada (N)

d = Distancia recorrida (m)

α = Ángulo formado por la fuerza aplicada y la trayectoria del recorrido (°)

" No hay trabajo cuando la fuerza y el desplazamiento son perpendiculares"

UNIDADES DE MEDIDA

Sistema

MKS
newton .metro=joule

 T= N.m = J

CGS
  T=dina . cm = ergio

Gravitacional

Kilogramos fuerza . m = kilogrametro

T=Kgf.m=kgm

EJEMPLO:

Un bloque es empujado 2m sobre una superficie horizontal mediante 

una fuerza, también horizontal, de 10N. Calcular el trabajo realizado. 

Dado que la fuerza y el desplazamiento son herramentales y de 

igual sentido, entonces el ángulo es de 0º.así:

T=f.d cos ^Θ

T=f.d

T=10N.2m

T=20 julios

Potencia

Es la razón entre el trabajo realizado y el trabajo empleando una cantidad de trabajo dado que se efectúa en un intervalo largo de tiempo le corresponde una potencia muy baja, mientras que si la misma cantidad de trabajo se efectúa en un corto intervalo de tiempo, la potencia desarrollada es considerable 

P=T/t=W

UNIDAD DE MEDIDA

M.K.S

Joule/segundo=watt

J/s=w

C.G.S

Ergio/segundo

Er/s=unidad C.G.S de potencia.

Gravitacional

KGM/S= Unidad técnica de potencia.

"En la vida practica se utilizan aún las siguientes unidades"

Caballo-vapor (CV)= 735 w

Horse-power (HP)= 746 w

• Relación entre potencia y velocidad

P=T/t, como t=f.d reemplazamos:

P=f.d/t como P es constante entonces V velocidad es constante y sabemos que V=d/t, teniendo en 

cuenta como esta formada concluimos que P=f.v

EJEMPLO:

Un elevador levanta una carga de 300 N hasta una altura 

de 50 m en 20 s. ¿cuál es la potencia desarrollada 

por el motor que acciona el elevador?

T= F.d

T= 300N. 50m

T= 15.000J

P=T/t

P=15.000 J/20s

P0 750 vatios.

Energía

 Es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo, Además tiene un principio de la conservación de la energía que dice que la energía no se crea , ni se destruye, si no que se transforma, la cantidad total de energía siempre se mantiene constante .

En mecánica, siempre interesa dos clases de energía :

• Energía potencial

Es la energía que posee un cuerpo en virtud de su posición y se subdivide en dos clases de potencia:

energía potencial gravitacional : 

es la que tienen los cuerpos a razón de la posición que ocupan

Epg=mgh

Energía potencial elástica:

 es la capacidad que tiene un resorte para realizar  un trabajo 

Epe=Kx2 /2

• Energía cinética

Es la energía que posee un cuerpo en virtud de su movimiento

Ec=1/2 mv2

Además,la energía permanece en el tiempo osea que nunca se acaba ;pasa de un estado a otro y se puede 

presentar de manera química, eléctrica, eólica,nuclear, etc.

 EJEMPLO:

Si un niño de 40 kg de masa corre 

en linea recta con una 

velocidad de 3m/s , es posible afirmar 

que su energía cinética es de ?

Ec=1/2 mv2

Ec= 1/2 40 kg ( 3m/s)2

Ec= 180 J