TRABAJO DE UNA FUERZA
Si la fuerza es constante:
El trabajo (W) se define como el producto escalar entre los vectores fuerza y desplazamiento, F y Δ r son los módulos de dichos vectores y θ es el ángulo entre ellos.
Si se desplaza a lo largo del eje x:
El trabajo de una fuerza es tanto mayor cuanto menor es el ángulo entre éste y el desplazamiento.
Si utilizamos la definición anterior en el caso de distintas fuerzas aplicadas a un mismo cuerpo:
Se observa que la Normal y el Peso no realizan ningún trabajo sobre el objeto.
Trabajo hecho por un resorte:
un sistema físico para el que la fuerza varía con la posición es el de un bloque amarrado a un resorte el cual se pone en movimiento:
La fuerza ejercida por el resorte es F = - kx conocida como la ley de Hooke.
En este caso el trabajo de esta fuerza variable se calcula como el área bajo la curva entre las posiciones indicadas.
ENERGIA CINETICA TRASLACIONAL
La energía cinética es la energía de una partícula debida a su movimiento:
Ec = ½ mv2
donde m es la masa de la partícula y v la velocidad del cuerpo
ENERGIA CINETICA ROTACIONAL
La energía cinética rotacional es la energía de una partícula que rota alrededor de un eje
Ec = ½ I w2
ENERGIA POTENCIAL
La energía potencial es la energía relacionada a la configuración de un sistema en el cual sus componentes interactúan mediante fuerzas.
ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL
Se hace un trabajo sobre el libro, a velocidad constante:
Se define a la energía potencial gravitatoria:
ENERGIA POTENCIAL ELASTICA
Es la energia asociada a un resorte, por ejemplo.
W = ½ kxf2 – ½ kxi2 = - WFk
ENERGIA MECANICA
Es la suma de la energía cinética mas las potenciales presentes en un sistema:
EM = EC + EPelas + EPg
TRABAJO DE LA FUERZA DE ROCE
La fuerza de roce realiza un trabajo negativo:
W = Froce· ΔX
FUERZAS CONSERVATIVAS Y NO CONSERVATIVAS
El trabajo realizado por una fuerza conservativa de una partícula que se mueve entre dos puntos cualesquiera, es independiente del camino seguido por la partícula
Ejemplos: fuerza de interacción gravitacional; fuerza elástica.
Las fuerzas no conservativas no cumplen las condiciones planteadas y cuando actúan en un sistema provocan un cambio en la energia mecanica del sistema.
En el caso de la figura el trabajo realizado por la fuerza de roce es mayor por un camino que por otro. La fuerza de roce es una fuerza no conservativa.
TEOREMA TRABAJO ENERGIA
CLASES:
Se ponen a disposición las diapositivas utilizadas en las clases teóricas solo como guía de estudio.
Clase 3: Trabajo de una Fuerza
ANIMACIONES:
Teorema de conservación de la energía mecánica
Estudio de la conservación de la energía mecánica con patineta
Fuerzas, energías y trabajo en una rampa
VIDEOS: