Resumen Prueba Física IIº Medio

Trabajo: W

Es una fuerza aplicada que produce desplazamiento. A pesar de que es una magnitud escalar, podrá ser negativa. Si no hay desplazamiento, no hay trabajo:

W = F x Variación Posición (Desplazamiento)

- Si la fuerza es perpendicular al desplazamiento, el trabajo es nulo
- Si la fuerza es paralela al desplazamiento, el trabajo es máximo

Ejemplo:



F = 120 N
N = 100 N
P = -100 N
u = 0,6
Desplazamiento = 2m

a) Trabajo que realiza la persona: Se utiliza la fórmula:
W = F x Desplazamiento = 120N x 2m = 240 J

b) Trabajo que realiza el roce: Primera se calcula el roce y luego se saca el trabajo
F roce = u x N = 0,6 x 100 N = 60 N
W roce = -60N x 2m = -120 J

El Trabajo es negativo porque la fuerza de roce es opuesta al desplazamiento

c) El trabajo neto sobre la caja será: Se suma el W de la persona con el del roce
W neto = 240 J – 120 J = 120 J

Potencia: P

Esta asociada a la eficiencia con que se realiza un trabajo. Unidad de medida: J / seg. = Watt. También se puede medir en HP: 1HP = 745,7 Watt

P = W / t

Ej: Una grúa levanta una caja de 800 Kg en 1min hasta una altura de 3m
a) Calcular W: W = 8000N x 3m = 24000J
b) Calcular P: P = 24000J / 60seg = 400 Watt = 0,53 HP

Energía: E

Es la capacidad de realizar trabajo. Para que un objeto realice trabajo necesita tener energía. Todas las E son escalares, algunas son:

1) Energía Cinética: Ec: esta asociada a los objetos en movimiento. Depende de la velocidad y masa del objeto

Ec = ½ x m x v2

Ejemplo: Un auto que pesa 1000 Kg se mueve a 10 m/s
Ec = ½ x 1000 x (10m/s)2 = 500 x 100 m2/s2 = 50000J

- Si un objeto aumenta o disminuye su velocidad en una cierta cantidad, su energía cambiará con el cuadrado de esa cantidad. Ej: si se duplica, la energía se cuadruplica

2) Energía Potencial gravitatoria: Epg: Depende de la gravedad

Epg = m x g x h

3) Energía Potencial elástica: Epe: Aparece cuando hay objetos que pueden deformarse y luego volver a su forma original

Epe = ½ x K x X2; donde K es la constante de elongación (N/m), y X la elongación o compresión del resorte (m, cm, etc)

Ejemplo: Un resorte se comprime, adquiriendo una Epe de 120J. ¿Cuánto se comprime? K= 24N/m. Se utiliza la fórmula, dejando como incógnita la compresión:

120J = ½ x 24 x x2
120J = 12 x x2
120 / 12 = x2
10 = x2.
Se calcula la raíz de 10, y queda: x = 3,2m

4) Energía Mecánica: Em: Es la suma de Ec y Ep

Em = Ec + Epg +Epe

Ley de Conservación de la Energía Mecánica

La Em de un objeto se va a conservar, si es que sobre él actúan fuerzas conservativas (cinética, gravedad y elástica), y NO fuerzas disipativas (roce u otra fuerza externa)

Teorema Trabajo – Energía

La variación de energía de un objeto, es equivalente al trabajo neto realizado sobre él

Variación Energía = W

El tipo de energía que va a variar depende del tipo de ejercicio. Ejemplo:




Masa = 1000 Kg

a) ¿Cuánto vale la F de roce que hizo que el auto disminuyera la velocidad?
En este caso se utiliza la energía cinética porque son objetos en movimiento:

Variación Energía = Ec final – Ec inicial
= ½ x 1000 x (10)2 – ½ x 1000 x (20)2
= 500 x 100 – 500 x 400
= 50000 J – 200000 J
= -150000 J = W (negativa porque va encontra al desplazamiento)

Ahora para sacar la fuerza de roce, se utiliza la fórmula del W, dejando como incógnita la F:

-150000 J = F x 30m
-5000 N = F

b) ¿Cuánto vale el coeficiente de roce? Se utiliza la fórmula del roce:

F roce = u x N (m x g)
-5000N = u x 1000 Kg x 10 m/s2
- 5000N = u x 10000N
-0,5 = u