{"id":13553,"date":"2020-06-11T17:40:22","date_gmt":"2020-06-11T20:40:22","guid":{"rendered":"http:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/?p=13553"},"modified":"2024-11-28T11:07:20","modified_gmt":"2024-11-28T14:07:20","slug":"capitulo-4-tema-4","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/elbibliote.com\/resources\/articulosdestacados\/?p=13553","title":{"rendered":"CAP\u00cdTULO 4 \/ TEMA 4"},"content":{"rendered":"

Energ\u00eda mec\u00e1nica<\/strong><\/h1>\n

A diario estamos en presencia de objetos que se mueven y cambian de posici\u00f3n. Esto se debe a la energ\u00eda mec\u00e1nica que poseen los cuerpos y que resulta de la suma de dos formas de energ\u00eda: la cin\u00e9tica (movimiento) y la potencial (posici\u00f3n).<\/em><\/strong><\/span><\/p>\n

TRABAJO MEC\u00c1NICO<\/strong><\/h2>\n

Aunque el concepto de trabajo<\/strong> se relaciona normalmente con actividades laborales e intelectuales, en f\u00edsica tiene una concepci\u00f3n diferente y m\u00e1s concreta.<\/p>\n

El trabajo<\/strong> es un principio de la mec\u00e1nica<\/strong> que comprende una fuerza<\/strong> y un desplazamiento<\/strong>; al trabajo<\/strong> (W<\/strong>) lo usamos para describir cuantitativamente lo que se obtiene cuando una fuerza hace mover a un cuerpo a lo largo de una distancia.<\/p>\n

\"\"
Empujar un objeto es un ejemplo de trabajo. Al inicio el cuerpo est\u00e1 en reposo y, despu\u00e9s de ejercer la fuerza paralela al suelo, se desplaza y se acelera en la direcci\u00f3n de la fuerza.<\/figcaption><\/figure>\n
\u00bfSab\u00edas qu\u00e9?<\/div>
El valor del trabajo mec\u00e1nico indica la energ\u00eda que se transfiere en el empuje a la mesa.<\/div><\/div>\n

El trabajo mec\u00e1nico<\/strong> (W<\/strong>) puede expresarse matem\u00e1ticamente de la siguiente forma:<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Donde:<\/p>\n

F<\/em> <\/strong>= fuerza.<\/p>\n

\u0394x<\/em><\/strong> = desplazamiento.<\/p>\n

El trabajo mec\u00e1nico<\/strong> es una magnitud escalar y su unidad, seg\u00fan el Sistema Internacional de Unidades, es el joule<\/strong> (J<\/strong>).<\/p>\n\n\n\n
Energ\u00eda mec\u00e1nica<\/strong><\/p>\n

En un cuerpo, la energ\u00eda mec\u00e1nica<\/strong> ser\u00e1 igual a la suma de las energ\u00eda cin\u00e9tica<\/strong>, potencial gravitatoria<\/strong> y potencial el\u00e1stica<\/strong>.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

ENERG\u00cdA CIN\u00c9TICA<\/strong><\/h2>\n

Es la energ\u00eda<\/strong> que poseen los cuerpos en movimiento<\/strong>. En otras palabras, es el trabajo que hace falta para que un cuerpo con una masa determinada se acelere desde el reposo hasta una velocidad se\u00f1alada.<\/p>\n

Adem\u00e1s, la energ\u00eda cin\u00e9tica<\/strong> forma parte de todos los materiales conocidos, ya que cada uno de ellos se encuentra constituido por un conjunto innumerable de mol\u00e9culas en constante movimiento<\/strong>. La cantidad de energ\u00eda cin\u00e9tica<\/strong> aumenta en proporci\u00f3n al tama\u00f1o y a la velocidad del cuerpo: cuanto m\u00e1s grande sea y m\u00e1s r\u00e1pido se mueva, \u00e9sta ser\u00e1 mayor.<\/p>\n

\"\"
Cuanto m\u00e1s r\u00e1pido se mueve un cuerpo, mayor energ\u00eda cin\u00e9tica posee.<\/figcaption><\/figure>\n

La energ\u00eda cin\u00e9tica<\/strong> se mide en joule<\/strong> (J<\/strong>) y puede representarse de la siguiente forma:<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Donde:<\/p>\n

m<\/em><\/strong> = masa (en kg).<\/p>\n

v<\/em><\/strong> = velocidad (m\/s).<\/p>\n

\"\"
Las olas del mar desplazan a un surfista porque el agua en movimiento (cuerpo con energ\u00eda cin\u00e9tica) choca contra la tabla de surf y realiza trabajo al moverla.<\/figcaption><\/figure>\n

Ejemplo pr\u00e1ctico<\/u><\/p>\n

    \n
  1. Un carro tiene una masa de 1.200 kg. Si se desplaza con una rapidez de 20 m\/s, \u00bfcu\u00e1l es su energ\u00eda cin\u00e9tica?<\/li>\n<\/ol>\n

    Soluci\u00f3n:<\/p>\n

    \"\"<\/p>\n

      \n
    1. \u00bfCu\u00e1l es la masa de un cuerpo si su energ\u00eda cin\u00e9tica es de 250 J y se desplaza a 5 m\/s?<\/li>\n<\/ol>\n

      Soluci\u00f3n:<\/p>\n

      \"\"<\/p>\n

      \u00bfSab\u00edas qu\u00e9?<\/div>
      William Thomson, mejor conocido como Lord Kelvin, fue el primero en acu\u00f1ar el t\u00e9rmino \u201cenerg\u00eda cin\u00e9tica\u201d en sus trabajos.<\/div><\/div>\n

      Trabajo y energ\u00eda cin\u00e9tica<\/strong><\/h3>\n

      Al aplicar una fuerza<\/strong> neta sobre un cuerpo, cambia su velocidad, se acelera y por lo tanto tambi\u00e9n cambia su energ\u00eda cin\u00e9tica<\/strong>.<\/p>\n

      Esta relaci\u00f3n se denomina Teorema de trabajo y energ\u00eda cin\u00e9tica<\/strong>, cuyo enunciado establece que:<\/p>\n

      El trabajo mec\u00e1nico de la suma de todas las fuerzas aplicadas sobre un cuerpo es igual a la variaci\u00f3n de la energ\u00eda cin\u00e9tica que experimenta dicho cuerpo.<\/em><\/p>\n

      Matem\u00e1ticamente se expresa:<\/p>\n

      \"\"<\/p>\n

      \"\"
      El Teorema de trabajo y energ\u00eda cin\u00e9tica se aplica, por ejemplo, en una pelota de f\u00fatbol al impactar sobre los guantes del arquero, que se mueven hacia atr\u00e1s al recibirla.<\/figcaption><\/figure>\n

      ENERG\u00cdA POTENCIAL GRAVITATORIA\u00a0\u00a0\u00a0 <\/strong><\/h2>\n

      Es la energ\u00eda<\/strong> que tienen los cuerpos que se encuentran a una altura cercana a la superficie terrestre, es decir que esta energ\u00eda<\/strong> la poseen todos los cuerpos que se ubican en un campo<\/strong> gravitatorio<\/strong>. \u00c9ste es de intensidad constante cada vez que el cuerpo est\u00e1 cerca de la Tierra o de un cuerpo celeste.<\/p>\n

      \u00bfSab\u00edas qu\u00e9?<\/div>
      La gravedad en la Tierra tiene un valor de 9,806 m\/s2<\/sup>.<\/div><\/div>\n\n\n\n
      La gravedad<\/strong><\/p>\n

      Es una de las fuerzas esenciales del universo: gracias a ella, por ejemplo, la Tierra orbita alrededor del Sol. Del mismo modo, permite que la atm\u00f3sfera no se pierda en el espacio o incluso que simplemente podamos caminar.<\/p>\n

       <\/p>\n

      VER INFOGRAF\u00cdA<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

      \"\"
      Los cuerpos que se ubican a una altura sobre la superficie de la Tierra tienen cierta cantidad de energ\u00eda que usan como trabajo mec\u00e1nico al caer. Esto se manifiesta si deforma el lugar donde cae.<\/figcaption><\/figure>\n

      La energ\u00eda potencial gravitatoria<\/strong> se mide en joule<\/strong> (J<\/strong>) y se expresa matem\u00e1ticamente como:<\/p>\n

      \"\"<\/p>\n

      Donde:<\/p>\n

      g<\/em><\/strong> = aceleraci\u00f3n gravitatoria (m\/s2<\/sup>).<\/p>\n

      m<\/em><\/strong> = masa (en kg).<\/p>\n

      h<\/em><\/strong> = altura (en m) con respecto al cero de referencia escogido.<\/p>\n

      Trabajo y energ\u00eda potencial gravitatoria<\/strong><\/h3>\n

      Por lo general se considera la superficie terrestre como el nivel cero<\/strong>. De este modo, si dos cuerpos se ubican a la misma altura, el cuerpo con mayor masa tendr\u00e1 la mayor energ\u00eda potencial gravitatoria<\/strong>. Caso contrario, si ambos cuerpos tienen la misma masa, pero se encuentran en diferentes alturas, el cuerpo con altura mayor tendr\u00e1 la mayor energ\u00eda potencial gravitatoria<\/strong>.<\/p>\n

      \"\"<\/p>\n

      Para que un cuerpo llegue a una posici\u00f3n elevada hace falta que realice un trabajo contra la gravedad y puede expresarse simb\u00f3licamente as\u00ed:<\/p>\n

      \"\"<\/p>\n

      Donde:<\/p>\n

      W<\/em> <\/strong>= trabajo mec\u00e1nico.<\/p>\n

      F<\/strong> <\/em>= fuerza necesaria para equilibrar el peso.<\/p>\n

      \u0394y<\/em><\/strong> = desplazamiento vertical.<\/p>\n

       <\/p>\n

      Ejemplo pr\u00e1ctico<\/u><\/p>\n

        \n
      1. Si la energ\u00eda potencial en el suelo es 0, \u00bfcu\u00e1l ser\u00eda la energ\u00eda potencial gravitatoria que tiene un ascensor con una masa de 1.000 kg ubicado a 400 m sobre esta superficie?<\/li>\n<\/ol>\n

        Soluci\u00f3n:<\/p>\n

        \"\"<\/p>\n

          \n
        1. Si se coloca una bola de madera y una de acero, ambas del mismo tama\u00f1o, a la misma altura sobre el suelo, \u00bfcu\u00e1l de la dos bolas tendr\u00e1 mayor energ\u00eda potencial gravitatoria?<\/li>\n<\/ol>\n

          Soluci\u00f3n:<\/p>\n

          Los valores de la gravedad y de altura son iguales para ambas bolas. Sin embargo, la masa no. A pesar de tener el mismo tama\u00f1o, la bola de acero tendr\u00e1 m\u00e1s masa que la bola de madera y, por lo tanto, m\u00e1s densidad. As\u00ed, la bola de acero es la que tiene mayor energ\u00eda potencial gravitatoria.<\/p>\n

          ENERG\u00cdA POTENCIAL EL\u00c1STICA<\/strong><\/h2>\n

          Este tipo de energ\u00eda<\/strong> la poseen los cuerpos que sufren deformaciones<\/strong>. Esto sucede por una fuerza<\/strong> que le permite estirarse, acortarse, achatarse, sufrir una peque\u00f1a deformaci\u00f3n o cambiar completamente su forma.<\/p>\n\n\n\n
          \u00bfQu\u00e9 es la deformaci\u00f3n?<\/strong><\/p>\n

          Es el cambio en la forma de un objeto cuando se encuentra sometido a una o varias fuerzas. Por ejemplo, al aplastar un pedazo de plastilina se aplica una fuerza y se puede ver que su forma cambia, es decir, se deforma como resultado de dicha fuerza.<\/p>\n

           <\/p>\n

          \"\"<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

          \"\"
          Un resorte tiene energ\u00eda potencial el\u00e1stica cuando se estira y se comprime.<\/figcaption><\/figure>\n

          La energ\u00eda potencial el\u00e1stica<\/strong> se mide en joule<\/strong> (J<\/strong>) y puede representarse matem\u00e1ticamente como:<\/p>\n

          \"\"<\/p>\n

          Donde:<\/p>\n

          k<\/em> <\/strong>= constante el\u00e1stica (en N\/m).<\/p>\n

          \u0394x<\/em><\/strong> = elongaci\u00f3n del resorte (en m).<\/p>\n

          \"\"
          Cuando se estira una goma el\u00e1stica, almacena energ\u00eda potencial el\u00e1stica. Al soltarla, recuperar\u00e1 su posici\u00f3n y liberar\u00e1 la energ\u00eda.<\/figcaption><\/figure>\n

          Trabajo y energ\u00eda potencial el\u00e1stica<\/strong><\/h3>\n

          El trabajo mec\u00e1nico<\/strong> que realiza la fuerza el\u00e1stica<\/strong> ejercida por un resorte sobre un cuerpo es igual a la diferencia entre la energ\u00eda potencial de los puntos entre los cuales act\u00faa. Se expresa de la siguiente manera:<\/p>\n

          \"\"<\/p>\n

          Donde:<\/p>\n

          W<\/em><\/strong> = trabajo mec\u00e1nico.<\/p>\n

          Fe<\/em> <\/strong>= fuerza el\u00e1stica.<\/p>\n

          A<\/em> y B<\/em><\/strong> = puntos entre los cuales act\u00faa el trabajo.<\/p>\n

          Epe<\/em><\/strong> = energ\u00eda potencial el\u00e1stica.<\/p>\n

          La intensidad de la fuerza el\u00e1stica se expresa matem\u00e1ticamente as\u00ed:<\/p>\n

          \"\"<\/p>\n

          Donde:<\/p>\n

          k<\/em> <\/strong>= constante el\u00e1stica (en N\/m).<\/p>\n

          \u0394x<\/em><\/strong> = elongaci\u00f3n del resorte (en m).<\/p>\n

          Ejemplo pr\u00e1ctico<\/u><\/p>\n

          A un resorte se le aplica una fuerza de 18 N, lo que hace que se comprima 6 cm. \u00bfCu\u00e1l es la energ\u00eda potencial el\u00e1stica del resorte en esa posici\u00f3n?<\/p>\n

          Soluci\u00f3n:<\/p>\n

          a) Calcular constante de elasticidad.<\/p>\n

          \"\"<\/p>\n

          b) Calcular valor de energ\u00eda potencial el\u00e1stica.<\/p>\n

          \"\"<\/p>\n

          <\/span>RECURSOS PARA DOCENTES<\/div>
          \n

          Art\u00edculo \u201cMovimiento y trabajo mec\u00e1nico\u201d<\/h3>\n

          Este art\u00edculo explica los conceptos de trabajo desde el punto de vista f\u00edsico, as\u00ed como las unidades y f\u00f3rmulas.<\/p>\n

          VER<\/a><\/p>\n

           <\/p>\n

          Video \u201cEnerg\u00eda de un oscilador mec\u00e1nico\u201d<\/h3>\n

          Este recurso audiovisual le permitir\u00e1 comprender los par\u00e1metros de movimiento oscilatorio arm\u00f3nico.<\/p>\n

          VER<\/a><\/p>\n

           <\/p>\n<\/div><\/div>\n

          \u00a0<\/strong><\/p>\n

           <\/p>\n

           <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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