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SECUENCIA DIDÁCTICA ENERGÌA

El Aula de Mauricio

Created on January 25, 2023

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Transcript

Física 2do BGU

ENERGÍA

Empezar

Ing. Mauricio Cuapud

Destrezas que vas a desarrollar

Demostrar analíticamente que la variación de la energía mecánica representa el trabajo realizado por un objeto

Determinar el concepto de potencia mediante la comprensión del ritmo temporal con que ingresa o se retira energía de un sistema

Explicar que las fuerzas disipativas o de fricción se definen como las que realizan un trabajo negativo al mover un objeto a lo largo de cualquier trayectoria cerrada.

Criterios de evaluación

Indicador de evaluación

  • Determina, mediante ejercicios de aplicación, el trabajo mecánico con fuerzas constantes, energía mecánica, conservación de energía, potencia y trabajo negativo producido por las fuerzas de fricción al mover un objeto a lo largo de cualquier trayectoria cerrada. (I.2.)

Diagnóstico

Desarrollo

Cierre

Leyes de Newton Trabajo Mecánico

Autoevaluación

Energía Cinética

Energía Potencial

Energía Mecánica

Diagnóstico

Conocimientos previos

Leyes de Newton Trabajo Mecánico

Empezar

Diagnóstico

Detonador de conocimientos previos

Reflexiona

Diagnóstico// Test

Conocimientos previos

Leyes de Newton Trabajo Mecánico

Empezar

Diagnóstico // Test

Cuando se realiza una cantidad de trabajo en un intervalo corto de tiempo, la potencia desarrollada es:

Muy pequeña

Nula

Muy grande

Diagnóstico // Test

De dos máquinas que realizan un mismo trabajo, es más potente la que realiza:

Con menor velocidad

En menor tiempo

En mayor tiempo

Diagnóstico // Test

Cuando la fuerza aplicada es paralela al desplazamiento, el trabajo realizado por la fuerza es:

Máximo

Vectorial

Nulo

Diagnóstico // Test

El trabajo es una magnitud que tiene:

Módulo y dirección

Módulo, dirección y sentido

Solamente módulo

Diagnóstico // Test

Cuando la fuerza aplicada al cuerpo es perpendicular al desplazamiento, el trabajo realizado por la fuerza es:

Nulo

Máximo

Positivo

¡¡Buen trabajo!!

Continuar

¿Qué es energía?

Detonador de conocimientos

La naturaleza es esencialmente dinámica, porque está sujeta a cambios de posición, a cambios de velocidad y a cambios de composición o estado físico. Todos estos cambios, se deben a algo que se entiende por energía; sin energía, ningún proceso físico, químico o biológico puede ser posible. La energía siempre ha existido en el Universo, la primera fuente de energía que el hombre tuvo, tiene y tendrá, es la del Sol, fundamentalmente para la vida y a la vez generadora de otros tipos de energía.

Continuar

Diagnóstico

Desarrollo

Cierre

Leyes de Newton Trabajo Mecánico

Autoevaluación

Energía Cinética

Energía Potencial

Energía Mecánica

1. Energía Cinética

Energía debida al movimiento

"La energía cinética es la capacidad de producir trabajo en virtud de su rapidez"

Empezar

Energía Cinética

Presta atención :

La energía cinética es directamente proporcional a la masa.

  • En el campo de la física, la energía cinética es la asociada a los cuerpos en movimiento y representa el esfuerzo que permite que un objeto pase del estado de reposo al de movimiento a una velocidad específica.
  • Cuando un objeto está en reposo, su energía cinética es de cero. En el momento en el que se le imprime una fuerza de aceleración y se pone en movimiento, aumenta proporcionalmente su energía cinética. Para que el cuerpo vuelva a su estado inicial de reposo, deberá recibir la misma magnitud de energía que ha invertido para ponerse en movimiento, pero de forma contraria o negativa.

Es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad.

El trabajo se define como la variación de la energía cinética.

Energía Cinética

Para tu cuaderno: Problema de aplicación

Un bloque es arrastrado una distancia de 5,2m mediante una fuerza de 6,5N. Si se sabe que el bloque parte del reposo y se mueve hacia la derecha, calcule la energía cinética final.

En el S.I, la unidad de energía cinética es el Joule (J). En el sistema C.G.S., la unidad de energía cinética es el ergio.

Energía Cinética

Fases para la resolución del PROBLEMA

Todo el tiempo sea ordenado y visualice lo que el problema le está pidiendo. Para ello será muy importante que conozca todas las fórmulas correspondientes a la temática en cuestión.

Arme una estrategia

Saque los datos

Lea atentamente

Deduzca o identifique una fórmula que contenga esas cantidades

Identifique la incógnita o lo que le preguntan.

Visualice el problema y entiéndalo completamente

Diagnóstico

Desarrollo

Cierre

Leyes de Newton Trabajo Mecánico

Autoevaluación

Energía Cinética

Energía Potencial

Energía Mecánica

2. Energía Potencial

Depende de la posición

La energía potencial se genera debido a la posición de un cuerpo en los campos gravitacional, eléctrico, magnético o por la posición de un cuerpo sujeto a un muelle o resorte.

Empezar

Energía Potencial

Energía Potencial

Energía Potencial Gravitacional

  • Es la que tiene todo cuerpo situado a cierta altura sobre el suelo.
  • El uso mas común de la energía potencial gravitacional, se da en los objetos cercanos a la superficie de la Tierra donde la aceleración gravitacional, se puede presumir que es constante y vale alrededor de 9.8 m/s2.

Es proporcional a la altura media desde el nivel de referencia.

Es directamente proporcional al peso.

profundiza

Energía Potencial

Energía Potencial Gravitacional

La energía potencial gravitatoria, Epg, se miden en julios (J), la masa, m se mide en kilogramos (kg), la aceleración de la gravedad, g, en metros/segundo-cuadrado (m/s2) y la altura, h, en metros (m).

Mira estos experimentos geniales relacionados a la energía.

Reflexiona

Energía Potencial

Energía potencial elástica

La energía potencial elástica es energía potencial almacenada como consecuencia de la deformación de un objeto elástico, tal como el estiramiento de un muelle. Es igual al trabajo realizado para estirar el muelle, que depende de la constante del muelle k así como la distancia estirada. De acuerdo con la ley de Hooke, la fuerza requerida para estirar el muelle es directamente proporcional a la cantidad de estiramiento.

EJEMPLO

Energía Potencial

La energía potencial elástica es directamente proporcional a la constante elástica del resorte. Esto significa que si duplicamos el valor de la constante del resorte, la energía potencial elástica se hace el doble.

La energía potencial elástica es directamente proporcional al cuadrado de la deformación.

Energía Potencial Elástica

Laboratorio

Comprueba lo que sabes

Energía

¿Qué tipos de energías conoces?

Empezar

Sesión de aprendizaje 2 // Test

En el nivel de referencia, la energía potencial gravitacional es:

Máxima

9.8 J

Nula

Sesión de aprendizaje 2 // Test

En el sistema CGS, la unidad de energía potencial elástica es:

Ergio

Joule

Dina

Sesión de aprendizaje 2 // Test

Es una magnitud escalar:

La fuerza

La velocidad

La energía cinética

Sesión de aprendizaje 2 // Test

La energía potencial elástica, es la capacidad que tiene un cuerpo para producir trabajo, en virtud de su:

Posición

Deformación

Rapidez

Sesión de aprendizaje 2 // Test

La energía cinética es:

Directamente proporcional a la cantidad de masa que tiene el cuerpo

Inversamente proporcional a la cantidad de masa que tiene el cuerpo

Directamente proporcional a la rapidez que tiene el cuerpo

¡¡Buen trabajo!!

Refuerza tus conocimientos

Continuar

Diagnóstico

Desarrollo

Cierre

Leyes de Newton Trabajo Mecánico

Autoevaluación

Energía Cinética

Energía Potencial

Energía Mecánica

3. Energía Mecánica

Principio de conservación

La energía mecánica, puede transformarse bajo dos formas diferentes. La forma de energía relacionada con los cambios de posición, es la Energía Potencial y la forma de energía relacionada con los cambios de velocidad, es la Energía Cinética.

Empezar

Sesión de Aprendizaje 3 // Mapa mental

Energía Mecánica

Cuando un sistema es conservativo la energía mecánica se conserva.

Presta atención:

  • La Energía mecánica es la suma de la energía cinética más la energía potencial que posee un objeto.
  • Dentro de un sistema, habrá procesos de transformación, pero siempre la energía ganada por una parte del sistema, será igual a la energía perdida por la otra parte, pero la energía total del sistema no sufrirá variación.
  • En un sistema conservativo un aumento de energía cinética, deberá estar acompañado de una disminución de energía potencial.

La energía, ni se crea ni se destruye, solo se transforma.

Si la Ec y la Epg varían, también lo hace la velocidad y la posición

Energía Mecánica: Problemas

Se empuja al carrito de m= 1kg dándole velocidad de manera que su energía cinética inicial es de 2 Joule. El carrito cae luego por la pendiente y se frena en C. Calcular la energía mecánica del carrito en los puntos A, B y C.

Calcular la energía mecánica del carrito en el punto A.

Se suelta el resorte y este empuja al carrito que cae por la pendiente, frenándose en B. Calcular la energía mecánica del carrito en los puntos A y B. Datos: m = 1kg, x= 20 cm , k= 100 N/m.

Energía Mecánica

Su trabajo en una trayectoria cerrada es cero.

Fuerzas conservativas

Son fuerzas conservativas: la fuerza gravitacional (peso), la fuerza elástica y la fuerza electrostática, por esta razón, la energía potencial se define solamente para fuerzas conservativas. El trabajo realizado sobre un cuerpo por una fuerza conservativa, es igual a la energía potencial

inicial menos la energía potencial final:

Las fuerzas conservativas conservan la Em del sistema.

Su trabajo depende de la posición inicial y final del desplazamiento.

Ingresa a Energy Skate Park, realiza cambios en el gráfico que se presenta y analiza la conservación de la energía .

Energía Mecánica

Fuerzas no conservativas

No existe conservación de la energía mecánica.

Las fuerzas no conservativas, son aquellas que quitan energía mecánica al sistema, por lo que la energía mecánica total no es constante. Todas las fuerzas son no conservativas (normal, fuerzas externas, rozamiento, etc. ), menos el peso, la fuerza elástica y la fuerza electrostática.

En condiciones reales, los cuerpos se mueven en presencia de fuerzas de rozamiento que se oponen al movimiento y que tienden a frenarlo. Su trabajo depende de la trayectoria seguida y aunque la trayectoria sea cerrada, el trabajo es diferente de cero.

El trabajo en una trayectoria cerrada es distinto de cero.

Se disipa la energía en forma de calor.

Estas fuerzas no conservativas, también se llaman disipativas, porque producen una pérdida contínua de energía mecánica, la cual es transformada en energía calorífica.

Energía Mecánica

Fuerzas no conservativas

b) ¿cuál es el valor de su energía mecánica en el suelo? c) ¿cuál es la cantidad de calor disipada por rozamiento? d) ¿cuál es la intensidad de la fuerza de rozamiento si el largo del tobogán es 5m?

Una niña de 40 kg de masa se deja caer deslizándose por la pendiente de un tobogán cuya altura es de 3m. Si llega al suelo con una rapidez de 3 m/s: a) ¿cuál es el valor de la energía mecánica de la niña en el punto más alto?

La energía mecánica permanece constante en los siguientes casos:

Cuando existen fuerzas no conservativas, pero que no realizan trabajo.

Cuando existen solamente fuerzas conservativas.

Cuando existen trabajos de fuerzas no conservativas, tanto positivos como negativos, pero que se compensan exactamente.

Diagnóstico

Desarrollo

Cierre

Leyes de Newton Trabajo Mecánico

Autoevaluación

Energía Cinética

Energía Potencial

Energía Mecánica

Cierre

Autoevaluación

Empezar

Ideas Clave para recordar

La energía potencial es la energía asociada a la posición de un objeto.

Energía es la capacidad de un cuerpo para hacer un trabajo.

La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma

La energía cinética es la energía asociada al movimiento de los cuerpos.

La energia potencial elástica es directamente proporcional al cuadrado de la deformación.

La energía cinética es directamente proporcional al cuadrado de la rapidez.

Ficha de Repaso 1

Cuando duplicamos la rapidez de un móvil, la energía cinética es:

Voltear Tarjeta

Ficha de Repaso 1

Cuatro veces más grande

¡Lo supe! Avancemos

No lo supe bien... Volvamos a hacerla

Ficha de Repaso 2

Un cuerpo que se encuentra a una altura h sobre el suelo, no tiene energía cinética, pero si una energía potencial relativa al nivel de referencia. Cuando el cuerpo cae hacia el piso, su velocidad aumenta y por tanto también aumenta su energía cinética, en tanto la energía potencial disminuye.

Voltear Tarjeta

Ficha de Repaso 2

Un cuerpo que se encuentra a una altura h sobre el suelo, no tiene energía cinética, pero si una energía potencial relativa al nivel de referencia. Cuando el cuerpo cae hacia el piso, su velocidad aumenta y por tanto también aumenta su energía cinética, en tanto la energía potencial disminuye.

¡Lo supe! Avancemos

No lo supe bien... Volvamos a hacerla

Ficha de Repaso 3

Cuando la deformación de un resorte se hace la mitad, su energía potencial elástica es:

Voltear Tarjeta

Ficha de Repaso 3

Cuatro veces menos

¡Lo supe! Avancemos

No lo supe bien... Volvamos a hacerla

¡Has hecho un trabajo

ESTUPENDO!

Antes de pasar a la siguiente Secuencia, recuerda envidenciar la resolución del reto en tu cuaderno.

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