TÍA: Trabajo Mecánico
En esta TÍA usted deberá dar cuenta del estudio y comprensión de lo
estudiado en los Recursos de la Página 2 de la Actividad de EAE 3: Aplicando fuerzas
internas y externas en términos de trabajo, energía y potencia, así:
1. Luego de haber leído detenidamente el
texto y realizado las animaciones que se presentan en el OIA.<Trabajo y Energía>. en la sección Concepto
de Trabajo, explique que es trabajo mecánico.
El Trabajo es
una de las formas de transferencia de energías entre los cuerpos. Para realizar
un trabajo es preciso ejercer una fuerza sobre un cuerpo y que éste se
desplace.
El trabajo, W, depende del valor de la fuerza, F, aplicada sobre el
cuerpo, del desplazamiento, ?x y del coseno del Angulo? que forman la
fuerza y el desplazamiento.
El trabajo de la
fuerza sobre ese cuerpo será equivalente a la energía necesaria para
desplazarlo de manera acelerada. Por consiguiente, se dice que una cierta
masa tiene energía cuando esa masa está en la capacidad de producir un trabajo;
además, con esta afirmación se deduce que no hay trabajo sin energía.
3. Luego de haber leído detenidamente el
texto y realizado las animaciones que se presentan en el OIA.<Trabajo y Energía>. en la sección El
Trabajo y la Energía Potencial, explique la relación entre la energía potencial y
el trabajo mecánico.
Escriba aquí...
De la misma forma que el trabajo
puede modificar la energía cinética de un cuerpo, también puede modificar su
energía potencial.
Cuando sobre un
cuerpo actúa una fuerza vertical que le hace desplazarse en esa misma dirección
con velocidad constante, el trabajo desarrollado coincide con la variación de energía potencial que experimenta el cuerpo.
Acabamos
de ver que la realización de un trabajo sobre un cuerpo puede variar el estado de movimiento
de este. Pero, también, un cuerpo puede realizar trabajo debido a la posición
que ocupa en el espacio. Esto se visualiza mejor con la definición de campo de
fuerzas: "en una región del espacio existe un campo de fuerzas, cuando por
el hecho de situar un cuerpo en cualquiera de sus puntos, instantáneamente
aparece sometido a una fuerza."
Esto ocurre con el campo
gravitatorio, que observamos siempre que dejamos caer un cuerpo, pues
inmediatamente se dirige hacia el suelo, sometido a la fuerza
gravitatoria que La Tierra ejerce sobre
él. Así, todo cuerpo situado sobre el suelo posee una energía potencial (siendo
esta igual a cero en el suelo), definiéndose esta matemáticamente por la
expresión:
Para
elevar un cuerpo desde una altura ha hasta otra hb se requiere realizar un
trabajo sobre el mismo por lo que la relación entre el trabajo y la energía
potencial viene dada por:
El
estudio del movimiento requiere, en primer lugar, tomar un sistema de
referencia. A continuación, tenemos que obtener posiciones y desplazamientos
del cuerpo, junto a su velocidad, y la fuerza aplicada. Sin embargo, no basta
con esto para tener un conocimiento completo del mismo, sino que es necesario
conocer las manifestaciones energéticas que acompañan a este. Por ello, en
Física surge el concepto de trabajo, que tiene un significado distinto al dado
en la vida cotidiana. "Se realiza un trabajo sobre un cuerpo cuando este
se desplaza o deforma por la acción de una fuerza" (definición de
trabajo).
Una
vez llegado aquí nos hemos de hacer la pregunta: de dos fuerzas que realizan el
mismo trabajo, ¿cuál será más eficaz? Evidentemente, la que lo realice en menos
tiempo. Al introducir el tiempo en la producción de trabajo, aparece la
necesidad de introducir una nueva magnitud física, la potencia, o trabajo
efectuado por una fuerza en la unidad de tiempo (eficacia de una fuerza):
4. Luego de haber leído detenidamente el
texto y realizado las animaciones que se presentan en el OIA.<Trabajo y Energía>. en la sección El Trabajo y la Energía Mecánica, explique la relación
entre la energía mecánica y el trabajo mecánico.
Escriba aquí…
Son innumerables los casos en los
que el trabajo modifica, simultáneamente, la energía cinética y la energía
potencial de un cuerpo. Es decir, modifica la energía mecánica en su conjunto.
Si sobre un cuerpo
actúa una fuerza que provoca cambios en su velocidad y en su posición, el trabajo de
esa fuerza será igual a la variación de energía mecánica que
sufre el cuerpo.
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W = ΔEM =(Ep2+Ec2)-(Ec1+ Ep1)
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5. Luego de haber visto y analizado el
video denominado “Teoría
de Trabajo Mecánico”, establezca las
unidades y las conversiones para el trabajo mecánico.
Escriba aquí..
6. Luego de haber visto y analizado el
video denominado “Trabajo Mecánico” explique el trabajo
mecánico.
Escriba aquí...
Cuando sobre un sistema mecánico se aplica una fuerza neta y esta
produce desplazamiento, entonces se dice que esa fuerza efectuá un trabajo
mecánico, el cual puede ser positivo si el sistema gana energía o negativo si
el sistema pierde energía.
En el S.I se mide en Joule y comúnmente
se usa otra unidad llamada caloría, para referirse al trabajo mecánico.
1 joule = 1 Newton · 1 metro = kg m²/s²
4,18 joule = 1 Cal
Como se puede observar, cuando la
fuerza no va paralela al desplazamiento, sólo realiza trabajo mecánico la
componente de esa fuerza que está en dirección del vector desplazamiento, por
ello en la ecuación aparece la función coseno, aplicada sobre el ángulo entre
ellos. Específicamente, el trabajo es el producto punto entre
la fuerza y el desplazamiento.
7. Luego de haber visto y analizado el
vídeo denominado “Trabajo Mecánico en Excel” Construya un programa en hojas de
Cálculo de Google que solucione situaciones problema donde se apliquen los
modelos matemáticos de trabajo mecánico. Inserte aquí el enlace del Libro de
Cálculo de Google.
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