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8.5 energía formas y tipos de energía

 

OBJETIVO: analizar y aplicar los conocimientos sobre la realización de un trabajo y el cambio correspondiente de la energía cinética

 

ENERGÍA: es todo aquello que puede realizar un trabajo. Si un objeto tiene energía quiere decir que es capaz de ejercer una fuerza sobre otro objeto para realizar un trajo sobre él y si realizáramos una trabajo sobre un objeto, le proporcionamos a éste una cantidad de energía igual al trabajo realizado.

 

En este curso estudiaremos dos tipos de energía.

ENERGÌA CINÉTICA: es aquella que tiene un cuerpo en virtud de su movimiento.

ENERGÍA POTENCIAL : es la energía que tiene un sistema en virtud de su posición o condición.

 

 

8.6.-Aplicación de la energía potencial y cinética

 

ENERGÍA CINÉTICA.

 

La relación entre la energía cinética y el trabajo ,considerando una fuerza F que actúa sobre un bloque como se indica en la figura:

Si el bloque tiene una velocidad inicial v0 y la fuerza F actúa através de la distancia s y la velocidad aumenta hasta la velocidad final vf .

 

El cuerpo tiene una masa m y la segunda ley de newton està dada por a proporción

a= F / m ecc 1

 

Y se alcanza una velocidad final vfy quedar así

2as = v2f– v20

despejando a = v2f– v20 / 2s

 

sustituyendo en la ecuación 1

F / a= v2f– v20 / 2s

 

resolviendo para Fs

Fs = ½ mvf – ½mv0

 

Como la cantidad del lado izquierdo de la ecuación representa el trabajo realizado sobre la masa m y la cantidad del lado derecho de la ecuación es el cambio de la energía cinética como resultado del trabajo .

Por lo tanto :Ek = ½ mv2

 

 

ACTIVIDAD 3.

Un rifle dispara una bala de 4.2 g con una rapidez de 965 mIs.

 

a) Encuentre la energía cinética de la bala.

b) ¿Cuánto trabajo se realiza sobre la bala si parte del reposo?

c) Si el trabajo se realiza sobre una distancia de 0.75 m, ¿cuál es la fuerza media sobre la bala?

 

DATOS
FÓRMULA
CALCULOS
RESULTADOS
m = 4.2 g
Ek = ½ mv2
Ek = ½(.0042kg) (965m/s)2
Ek = 1955.6 j
v= 965 m/s

T =½ mv2f- ½ mv20

si v0 = o

quedaría: T =½ mv2f
T = ½(.0042kg) (965m/s)2
Ek = 1955.6 j
g = 9.9 m / s2

Fxs = ½ mv2f

F =½ mv2f / S

F =1955.6 j / .75m

F = 2607 N

 

 

1.- Un vagón de 15 Kg se mueve por un corredor horizontal con una velocidad de 7.5 m/s. Una fuerza constante de 10 N actúa sobre el vagón y su velocidad se reduce a 3.2 m/s.

a) ¿Cuál es el cambio de la energía cinética del vagón?

b) ¿Qué trabajo se realizó sobre el vagón?

c) ¿Qué distancia avanzó el vagón mientras actuó la fuerza?

 

2.- ¿Qué fuerza media se requiere para que un objeto de 2 Kg aumente su velocidad de 5 m/s a 12 m/s en una distancia de 8 m? Verifique su respuesta calculando primero la aceleración y aplicando luego la segunda Ley de Newton.

 

 

ENERGÍA POTENCIAL:

La energía potencial implica que debe haber un potencial para realizar un trabajo.

 

La fuerza externa F necesaria para elevar un cuerpo debe ser igual al peso w y el trabajo realizado esta dado por

Trabajo = Wh= mgh

 

Este trabajo puede ser realizado por el cuerpo después de haber caído una distancia h por lo tanto el cuerpo tiene una energía potencial igual al trabajo externo necesario para elevarlo. a partir de estos datos se puede calcular la energía potencial

Ep= mgh

 

 

Actividad 4

1.- Un libro de 2 Kg reposa sobre una mesa de 80 cm del piso. Encuentre la energía potencial del libro en relación

a) con el piso

b) con el asiento de una silla, situado a 40 cm del suelo

c) con el techo que está a 3 m del piso

DATOS
FÓRMULA
CALCULOS
RESULTADOS
m= 2kg
Ep= mgh
a) Ep = (2kg)(9.8m/s2)(0.8m)
= 17.7 J
h= 80 cm
b) Ep = (2kg)(9.8m/s2)(0.4M)
= 7.84 J
g = 9.8 m/s^2
c) Ep = (2kg)(9.8m/s2)(-2.2m)
= -43.1 J

 

 

TAREA 4.

1.- Un ladrillo de 1.2 kg está suspendido a dos metros por encima de un pozo de inspección . el fondo del pozo está 3 m por debajo del nivel de la calle. En relación con la calle ¿Cuál es la energía potencia del ladrillo en cada uno de los lugares.