FÍSICA.ELECTRICA.01. TRABAJO Y ENERGÍA

INSTITUCION INSTITUCION EDUCATIVA EDUCATIVA GENERAL SANTANDER VILLA DEL ROSARIO ROSARIO  AREA:  AREA : CIENCIAS CIENCIA S NATURAL NATURA L ES. ASIGNATURA: ASIGNAT URA: FISICA. GRADO: 11. GUIA No 01. FECHA: ________________. ________________. TIEMPO DISPON: _____. DOCENTE:  JULIO ERNESTO GOMEZ MENDOZA. TEMAS: Concepto de trabajo. Unidades de trabajo. Equivalencia entre julios y ergios. Potencia. Relación entre la potencia y la velocidad. Energía. Concepto. Energía cinética. Unidades. Energía potencial. Unidades. Energía potencial elástica. Fuerzas conservativas. Conservación de de la energía. energía. CONCEPTUALIZA CONCEPTUALIZACION. CION. Probl Pro blema ema 1. Una fuerza de 12 Newton se ejerce sobre un cuerpo de 80kg, formando un ángulo de 30 grados con la horizontal. Si el cuerpo se desplaza 15 metros horizontalmente, calcula el trabajo realizado por la fuerza.  ANÁL  ANÁ L ISIS. 1. Realiza el diagrama de cuerpo libre con las fuerzas aplicadas del problema 1. 2. Dibuja el plano cartesiano en el cuerpo, de tal manera manera que el origen coincida coin cida con el punto de aplicación de la fuerza. ¿Cuáles son las componentes de la fuerza de 12N? 3. ¿Cuál de las dos componentes de la fuerza de 12N hace que el cuerpo se mueva? 4. ¿Cuánto se desplazó desplazó el cuerpo? ¿Qué fuerza lo hizo desplazar? 5. En el análisis análisis realizado en los numerales anteriores está incluido el concepto de trabajo. Elabora con tus propias palabras un un concepto de trabajo. 6. ¿Qué magnitudes físicas se requieren para para realizar trabajo? ¿Qué condición se debe tener? 7. ¿Es posible que al aumentar la fuerza aumente el trabajo? ¿Es posible que si el cuerpo se desplace más, el trabajo aumente? Justifica. 8. Revisa de nuevo los los numerales 3 y 4 y elabora una ecuación para el trabajo realizado por la fuerza. Llamar trabajo a la letra W. 9. Según la ecuación ecuación de trabajo W, ¿cuáles son las unidades en el S.I.? Llamar a estas unidades JULIOS. 10. ¿Cuáles son las unidades del trabajo W en el sistema C.G.S.? C.G.S. ? Llamar a estas unidades ERGIOS. 11. ¿Cuántos Ergios tiene un Julio?. 12. Resuelva el problema 1. Problema Probl ema 2. 2. Un hombre levanta un cuerpo de 50kg hasta una altura de 12 12 metros. ¿Qué potencia desarrolla si el trabajo lo realiza en un tiempo de medio minuto?  ANÁL  ANÁ L ISIS. 1. ¿Qué fuerza aplica el hombre para levantar el cuerpo? 2. ¿Qué trabajo realizó? ¿En cuánto tiempo? 3. Si se reemplaza el hombre por una máquina A, éste éste realiza el trabajo en 15 segundos. Si se reemplaza la máquina A por otra máquina B y ésta realiza el trabajo de levantamiento en 10 segundos, ¿qué puedes concluir? Explica. 4. En tu conclusión conclusión está incluido el el concepto de POTENCIA . Elabora un concepto para la POTENCIA. 5. De acuerdo al concepto de potencia, elabora una ecuación. Llamar potencia a la letra P. 6. ¿Cuáles son las unidades de la potencia en el S.I.? ¿En el sistema C.G.S.? 7. Resolver el problema 2. 8. Si el trabajo W = F. X y recordando que V = X / t, ¿Qué otra ecuación puedes puedes elaborar para la potencia P?. TALLER TALL ER 2. 2. 1. Se analizará el contenido de las páginas 161 a 163 del libro física fundamental 1. 2. ¿Cuándo una partícula gira en círculo actúa una fuerza centrípeta sobre ella. ¿Por qué esta fuerza no realiza trabajo? 3. ¿Por qué el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento es negativo? 4. Analiza con tu profesor el siguiente problema: “Un cuerpo de 80kg se desea levantar hasta una altura de 10 metros por medio de un plano inclinado que forma un ángulo de 30 grados con la horizontal. Si la fuerza que se ejerce a través de la cuerda es de 600 Newton y el coeficiente de rozamiento entre la superficie y la masa es de 0.2. Calcular: a) El trabajo realizado por cada una de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. b) El trabajo neto realizado. realizado.

5. Un cuerpo de 8kg cae desde una altura de 42m. ¿Qué trabajo realiza la tierra? ¿Cuál es su potencia? 6. Un cuerpo de 20kg desciende por un plano inclinado que forma un ángulo de 42 grados con la horizontal. El cuerpo inicialmente se encontraba a una altura de 16m y el coeficiente de rozamiento cinético sobre el cuerpo es 0.2. Calcula: a) El trabajo neto realizado sobre el cuerpo. b) La potencia desarrollada.

ENERGÍA CINÉTICA CINÉTICA Y TEOREMA TEOREMA DEL TRAB AJO Y LA ENERGÍA CINÉTICA. CINÉTICA. Vamos a calcular el trabajo que una fuerza F, suma de todas las fuerzas aplicados a un cuerpo de masa m , realiza durante un desplazamiento X, en función de la velocidad del cuerpo.

.  =

 −Cuando la 

fuerza F es constante, se tiene que F = m.a . Ecuación 01. Multiplicando los dos términos por X, se obtiene: F.X = m.a.X. Ecuación 02. Como la aceleración es constante el movimiento es M.R.U.A. Recordando la ecuación cinemática: Vf 2 = Vo2 + 2.a.X. y despejando la aceleración se obtiene:

.  = se obtiene:

 −  

Ecuación 03. Reemplazando la ecuación 03 en la ecuación 02

 − .   . .  = . . (  ) Ecuació Ecu ació n 04. RECUERDA RECUERDA QUE: W = F.X, se obtiene:  . .    =    . Ecuación 05. 05.  . La expresión   =   Recibe el nombre de Energía Cinética. Simplificando a ecuación 05 se obtiene: ob tiene:

W = Ecf   - Eco . Esta expresión se le denomina

Teorema del trabajo y la energía cinética: El trabajo neto sob re un ob jeto es igual al Cambio Cambio de la Energía Cinética Cinética del mi smo. Ejemplo 01. Una fuerza de 12 N arrastra un objeto de masa 3kg, inicialmente en reposo, una distancia de 5 m. a) ¿Cuál es el trabajo de la fuerza? b) ¿Cuál es la energía cinética final del cuerpo?

ENERGÍA POTENCIAL. a) Energía Potencial Potencial Gravitacio Gravitacio nal (Cerca (Cerca de l a tierra). La fuerza de gravitación o peso que actúa sobre un objeto cerca de la superficie de la tierra es constante.

Calculemos el trabajo del peso de un objeto cuando se desplaza de una altura inicial y 0 a una altura final y f  , siguiendo el camino vertical  AB = S de la figura.

W = m.g.S , pero S = y 0 – y f  entonces:

W = m.g.(y 0 – y f ); );

W = m.g.y 0 – m.g.y f .

Calculemos ahora el trabajo del peso de un objeto cuando se desliza sobre un plano inclinado sin rozamiento, de una altura y 0 a una altura final y f .

W = m.g.SenƟ.S.

Ecuación 01, 01, pero: SenƟ = (y0 – y f ) / S. Ecuación 02, 02, despejando se obtiene: y 0 – y f  =  = (S).(SenƟ). Ecuación 03. Reemplazando la ecuación 03 e la ecuación 01 se obtiene:

W = m.g.(y 0 – y f ), ), realizando operaciones:

W = m.g.y 0 – m.g.y f  Ecuación 04. 04. Le energía potencial gravitacional EP =

m.g.y, es llamada energía potencial del

objeto de masa m en en el campo de fuerzas gravitacion gravitacion ales produci das por la tierra. De a ecuación 04 se deduce:

W = Epo  – Epf .

TALLER. 1. Analizar el contenido de las páginas 169 y 170 de l libro Procesos del Saber Editorial Helmer Pardo. 2. Analizar el contenido de las páginas 166 y 167 del libro guía Física Fundamental 1. Michel Valero. Editorial Norma. Problemas de las páginas páginas 182 – 182 – 183  183 y 184 – 184 – 186  186 –  187 y  – 187 188 del libro guía Física 1. Editorial Norma. asignará tu  ACTIVIDAD EXTRACL EXTR ACLASE. ASE. Resolver los problemas propuestos que te asignará profesor en el blog de grado once. PLENARIA.  Se realizará durante todo el proceso de desarrollo de la guía, con la participación activa de todos los estudiantes. EVALUACIÓN. Se evaluará la participación positiva en plenaria. El taller propuesto. Se realizarán pruebas virtuales y escritas en el au la.