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Física 2010

Clase Nº 10

TRABAJO Y ENERGIA I


Resumen clase anterior. Momentum

Conservación

Variación

Momentum

Impulso

r r r r I = ∆p = m(v f − v i )


MATERIALES NECESARIOS 1. Guía 09 2. Libro de Ciencias/ Plan Común/ Física/ Capítulo Nº 3. De este capítulo, utilizaremos desde la página 76 hasta la página 86.


Objetivos Al término de la unidad, usted deberá: 1. Comprender el concepto de trabajo mecánico. 2. Comprender el concepto de potencia mecánica. 3. Aplicar las ecuaciones de trabajo y potencia a la resolución de problemas.


¿Qué entendemos por trabajo? Habitualmente hablamos del trabajo, como algo que nos cuesta, algo que esta relacionado con un esfuerzo y un gasto de energía.

En física, somos un poco más restrictivos, y comprendemos que hay trabajo cuando se aplica una fuerza y esta a su vez provoca desplazamiento, por ejemplo el titán Atlas, condenado por Zeus a cargar con el peso de llevar los cielos sobre sus hombros, no realiza trabajo mecánico. ¿por qué?

Fuente: ing.puc.cl/~jjbarana/


TRABAJO MECÁNICO Si un cuerpo experimenta un desplazamiento por la acción de una fuerza externa, se dice que esa fuerza ha realizado un trabajo mecánico

r r W = Fr• dr W = F ⋅ d ⋅ cosθ Unidades para trabajo S.I.= Joule = (N · m) C.G.S.=Ergios =(dina· cm)

r d

r F


RELACIÓN ENTRE LA FUERZA Y EL TRABAJO F

F


RELACIÓN ENTRE LA FUERZA Y EL TRABAJO

F F D


GUÍA Nº 09 EJERCICIO Nº 15 Respecto a la siguiente figura, se puede afirmar que el trabajo realizado por las fuerzas F1, F2 y F3: I) WF1 < 0 II) WF2 = 0 III) WF3 > 0 Es (o son) correcta(s) A) Sólo II. B) Sólo III. C) Sólo I y II. D) Sólo II y III. E) I, II y III.

E Aplicación


GUรA Nยบ 09 EJERCICIO Nยบ 2 Usted estรก a la entrada del preuniversitario con una mochila de 1,5 [kg], va a almorzar a su casa que estรก a una distancia de 1.000 [m] y vuelve al mismo punto. Determine el trabajo realizado por la mochila.

A) 0 [J] B) 1.500 [J] C) 3.000 [J] D) 15.000 [J] E) 30.000 [J]

A Conocimiento


GUÍA Nº 09 EJERCICIO Nº 5 Un niño camina junto a su hermano en bicicleta. Si en cierto momento el niño aplica una fuerza constante de 2,5 [N] para impulsar a su hermano, una vez que éste ha recorrido 5 [m], dicha fuerza habrá efectuado un trabajo mecánico igual a: A) 5 [J] B) 7,5 [J] C) 12,5 [J] D) 20 [J] E) 25 [J]

C

Comprensión


INTERPRETACIÓN DE GRÁFICA

W En un gráfico Fuerza versus distancia F/d, el área bajo la curva representa el trabajo realizado por la fuerza.


GUÍA Nº 09 EJERCICIO Nº 4 Un móvil se desplaza producto de una fuerza variable, tal como lo indica el gráfico adjunto. Cuando ha recorrido 4 metros, ¿cuál es el trabajo realizado por la fuerza? A) 2 (J) B) 12 (J) C) 16 (J) D) 30 (J) E) 32 (J)

D Análisis


POTENCIA MECÁNICA Para medir la rapidez con que se realiza el trabajo, se define la potencia

P=

trabajo realizado por la fuerza tiempo empleado

W P= t W F·d P= = ⇒ P = F·V t t

Unidad para Potencia S.I.= Joule/segundo = Watt


GUÍA Nº 09 EJERCICIO Nº 13 Con respecto a la Potencia se afirma que I.

se puede determinar mediante el producto entre la fuerza aplicada en la dirección del desplazamiento y la rapidez media. II. la unidad para medir potencia en el sistema cegesimal (C.G.S.) es el watt. III. se define como la rapidez para realizar trabajo. A) Sólo II. B) Sólo III. C) Sólo II y III. D) Sólo I y III. E) I, II y III.

D Conocimiento


GUÍA Nº 09 EJERCICIO Nº 1 Una persona arrastra una caja de 60 [kg] a lo largo de 10 [m] con una fuerza de 240 [N]. Luego lo levanta hasta un camión cuya plataforma está a 0,80 [m] de altura. Si el proceso tomó 2 minutos, entonces el trabajo total y la potencia desarrollada por la persona son respectivamente: A) 1.500 [J] y 3 [W] B) 2.000 [J] y 6 [W] C) 2.400 [J] y 12 [W] D) 2.880 [J] y 24 [W] E) 3.200 [J] y 36 [W]

D Aplicación


GUÍA Nº 09 EJERCICIO Nº 6 En una competencia, un hombre levanta una pesa de 140 [kg] de masa desde el piso hasta cierta altura. Si se sabe que el competidor realizó un trabajo de 2.800 [J], ¿cuál es la altura a la que llegó con la pesa? A) 2 [m] B) 4 [m] C) 12 [m] D) 16 [m] E) 20 [m]

A Aplicación


Síntesis

Energía Capacidad para efectuar

Puede ser Positivo

Trabajo

Negativo

Rapidez con que se efectúa

Nulo

Potencia


Respuesta de la Guía PREGUNTA

ALTERNATIVA

HABILIDAD

1

D

Aplicación

2

A

Conocimiento

3

A

Comprensión

4

D

Análisis

5

C

Comprensión

6

A

Aplicación

7

E

Aplicación

8

D

Análisis

9

D

Análisis

10

D

Aplicación


Respuesta de la Guía PREGUNTA

ALTERNATIVA

HABILIDAD

11

D

Aplicación

12

E

Aplicación

13

D

Conocimiento

14

E

Aplicación

15

E

Aplicación

16

E

Aplicación

17

E

Conocimiento

18

D

Aplicación

19

B

Comprensión

20

A

Comprensión


PREPARA TU PROXIMA CLASE •

Durante la próxima clase se revisaremos los siguientes contenidos:

Energía Cinética & Energía potencial, desde la página 86 hasta la página 91 de tu libro Cpech.


¿Qué aprendí? • • •

A calcular el trabajo mecánico. A calcular la potencia mecánica. A aplicar las ecuaciones de trabajo y potencia a la resolución de problemas.


Equipo Editorial:

María José Yáñez Álvaro Herrera

ESTE MATERIAL SE ENCUENTRA PROTEGIDO POR EL REGISTRO DE PROPIEDAD INTELECTUAL.

Propiedad Intelectual Cpech

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