Energía Mecánica
POTENCIAL GRAVITATORIA Y CINÉTICA
ENERGÍA EN LA PISTA DE PATINAJE - MEDIDAS
energía potencial
ENERGÍA CINÉTICA
ENERGÍA MECÁNICA
Conservación de la energía
principio de conservacion
Trabajo
Desde el punto de vista de la Física
DEFINICION
Ejemplos
1. Un trineo de 150 kg de masa, es jalado por cuatro perros con una fuerza horizontal constante sobre la nieve. Cada perro puede ejercer una fuerza horizontal de 200 N, además hay una fuerza de fricción de 250 N entre el trineo y la nieve. Halla el trabajo realizado sobre el trineo por cada fuerza y el trabajo neto al desplazr el trineo 200 m.
2. Una grúa levanta con velocidad constante un container de 2 000 kg a una altura de 10 m sobre el piso. Halla el trabajo realizado por la grúa y por la fuerza de atracción gravitatoria.
3. Un jugador de rugby entrena jalando con una fuerza constante de 500 N una masa de 100 kg con un cable que forma 37º con la horizontal. Si la fuerza de fricción entre la masa y el piso es de 100 N, halla el trabajo realizado por cada una de las fuerzas y el trabajo neto al desplazarse 10 m.
4. Una jugador empuja sobre las almohadillas de su equipo de entrenamiento con una fuerza constante de 800 N. Si las almohadillas se desplazan o,9 m, halla el tabajo realizado por el jugador.
Energía total y fuerzas no conservativas
Cuando algunas fuerzas no conservativas efectúan trabajo, no se conserva la energía
mecánica total. Se “pierde” energía mecánica a través del trabajo efectuado por fuerzas
no conservativas (Wnc), como la fricción.
Suponga que un objeto tiene inicialmente energía mecánica y que fuerzas no conservativas efectúan un trabajo Wnc sobre él. Partiendo del
teorema trabajo-energía, tenemos
Wnc = Ef - Ei
donde: Ef es la energía final y Ei es la energía inicial
ENERGÍA Y CONSERVACIÓN
Responde en tu cuaderno
- ¿Por qué decimos que la energía mecánica se conserva en un sistema ideal sin rozamiento ni fuerzas externas? Explica con tus palabras qué significa esta conservación.
- Si un objeto se encuentra en lo alto de una colina y empieza a descender, ¿cómo se transforma su energía potencial en energía cinética? Describe el proceso sin efectuar cálculos.
- ¿De qué manera las fuerzas de fricción o el aire pueden afectar la conservación de la energía mecánica en un sistema real? Explica qué sucede con la energía que “desaparece”.
- Imagina un columpio en movimiento: ¿cómo cambia su energía potencial y cinética a lo largo del trayecto? Relata qué ocurre en los puntos más altos y más bajos.
- ¿Por qué podemos decir que la energía mecánica total de un cuerpo depende tanto de su posición como de su velocidad? Explica por qué ambas son importantes.
Ejemplo
Ejemplo 1
Un coche de montaña rusa viaja sobre una vía sin
fricción como se muestra en la figura.a) Si su rapidez en el punto A es de 5.0 m/s, ¿qué rapidez tendrá
en B? b) ¿Llegará al punto C? c) ¿Qué rapidez debe tener en el punto A para llegar al punto C?
Ejemplo
Ejemplo 2
Se muestra un péndulo con una cuerda de 180 cm de longitud y una pelota suspendida en su extremo. La pelota tiene una rapidez de 400 cm/s cuando pasa por el punto bajo de su trayectoria.a) ¿Cuál es la altura h sobre este punto a la cual se elevará antes de detenerse? b) ¿Qué ángulo forma el péndulo con la vertical?
Ejemplo
Ejemplo 3
Si se impulsa un bloque con una velocidad de 10 m/s sobre el piso sin rozamiento mostrado. Determinar la altura “h” que alcanzará, no existe rozamiento (g =10 m/s2).
Ejemplo
Ejemplo 4
Como se muestra en la figura, una cuenta se desliza sobre un alambre. Si la fuerza de fricción es despreciable y en el punto A la cuenta tiene una rapidez de 200 cm/s, a) ¿cuál será su rapidez en el punto B?,
b) ¿cuál en el punto C?
Ejemplo
Energía total y fuerzas no conservativas
Ejemplo 5
En lo alto de un plano inclinado de 1 m de altura se sitúa una esfera de 150 g, que se suelta y llega al final del plano inclinado con una rapidez de 3,5 m/s. Calcula el trabajo que ha realizado la fuerza de fricción.
Energía Potencial Elástica
Los materiales elásticos como los resortes pueden acumular energía al comprimirse o estirarse.
En el piunto A, el objeto tiene energía cinética y en B, esa energía cinética se ha transformado en otro tipo de energía llamada Energía Potencial Elástica (Epe)
Esta Energía Potencial Elástica (Epe) depende de la constante elastica k y de la distancia x que se comprime o estira el resorte.
Ejemplo
Energía potencial elástica
Ejemplo 6
Un objeto de masa 10 kg se desplaza sin rozamiento sobre una superficie horizontal a una velocidad de 5 m/s e impacta en un resorte de constante elástica k= 300 N/m. ¿Cuánto se comprime el resorte?
Ejemplo
Energía potencial elástica
Ejemplo 7
Un objeto de masa 2 kg se dispara verticalmente hacia arriba con un resorte de k = 100 N/m. Si el resorte se comprime 0,9 m, halla la altura a la cual asciende la masa.
Ejemplo
Energía potencial elástica
Ejemplo 8
En el punto A, la esfera de 0,5 kg de masa tiene una rapidez de 2 m/s y se encuentra a una altura de 10 m sobre el piso. Halla la distancia que se comprime el resorte en B cuando la masa impacta y se detiene. Toma k = 500 N/m y g = 10 m/s2.
Ejemplo
Energía potencial elástica
Ejemplo 9
Desde el punto A se dispara una esfera de masa m = 0,5 kg y se detiene en el punto B. Determina la altura h que alcanza si exite fricción en la trayectoria y efectúa un trabajo de 100 J. Toma k = 500 N/m, x = 0,8 m, g = 10 m/s2.
Ejemplo
Energía potencial elástica
Ejemplo 10
Desde el punto A se dispara una esfera de masa m = 0,5 kg e impacta en el punto B. Si la altura H es de 2m, la constante elástica k = 20 N/m, la compresión del resorte es x = 0,3 m y exite fricción en la trayectoria que efectúa un trabajo Wf = 3 J, halla la rapidéz con la cual la esfera impacta en B.
Ejemplo
Energía potencial elástica
Ejemplo 11
iDesde el punto A se dispara una esfera de masa m = 0,5 kg. Si la constante elástica k1 = 20 N/m, la constante elástica k2 = 30 N/m, la compresión del resorte es x1 = 0,3 m y exite fricción en la trayectoria que efectúa un trabajo Wf = 30 J, halla la compresión del segundo resorte cuando la esfera impacta en él.
ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA (EP) Es una forma de energía que depende de la posición de
un cuerpo con respecto a un sistema de referencia. Es
decir, es aquel tipo de energía que posee un cuerpo debido a la altura a la cual se encuentra, con respecto a un plano de referencia
horizontal arbitrario.
Es una energía relativa.
Trabajo efectuado por una fuerza constante
El trabajo efectuado por una fuerza constante que actúa sobre un objeto es
igual al producto de las magnitudes del desplazamiento y el componente de la
fuerza paralelo a ese desplazamiento. La unidad del trabajo es el joule (J)
W = F// . d
a) Si no
hay desplazamiento, no se efectúa trabajo: W = 0. b) Para una fuerza constante en la
dirección del desplazamiento, W = F.d. c) Para una fuerza constante angulada respecto
al desplazamiento, W = F cos ©.d
ENERGÍA CINÉTICA (EK) Es una forma de energía que depende del movimiento relativo de un cuerpo con respecto a un sistema
de referencia, será por lo tanto energía relativa.
ENERGÍA MECÁNICA (EM) Es la suma de la energía cinética
y la energía potencial
ENERGIA MECANICA
ccastaneda
Created on September 8, 2023
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Energía Mecánica
POTENCIAL GRAVITATORIA Y CINÉTICA
ENERGÍA EN LA PISTA DE PATINAJE - MEDIDAS
energía potencial
ENERGÍA CINÉTICA
ENERGÍA MECÁNICA
Conservación de la energía
principio de conservacion
Trabajo
Desde el punto de vista de la Física
DEFINICION
Ejemplos
1. Un trineo de 150 kg de masa, es jalado por cuatro perros con una fuerza horizontal constante sobre la nieve. Cada perro puede ejercer una fuerza horizontal de 200 N, además hay una fuerza de fricción de 250 N entre el trineo y la nieve. Halla el trabajo realizado sobre el trineo por cada fuerza y el trabajo neto al desplazr el trineo 200 m.
2. Una grúa levanta con velocidad constante un container de 2 000 kg a una altura de 10 m sobre el piso. Halla el trabajo realizado por la grúa y por la fuerza de atracción gravitatoria.
3. Un jugador de rugby entrena jalando con una fuerza constante de 500 N una masa de 100 kg con un cable que forma 37º con la horizontal. Si la fuerza de fricción entre la masa y el piso es de 100 N, halla el trabajo realizado por cada una de las fuerzas y el trabajo neto al desplazarse 10 m.
4. Una jugador empuja sobre las almohadillas de su equipo de entrenamiento con una fuerza constante de 800 N. Si las almohadillas se desplazan o,9 m, halla el tabajo realizado por el jugador.
Energía total y fuerzas no conservativas
Cuando algunas fuerzas no conservativas efectúan trabajo, no se conserva la energía mecánica total. Se “pierde” energía mecánica a través del trabajo efectuado por fuerzas no conservativas (Wnc), como la fricción.
Suponga que un objeto tiene inicialmente energía mecánica y que fuerzas no conservativas efectúan un trabajo Wnc sobre él. Partiendo del teorema trabajo-energía, tenemos
Wnc = Ef - Ei
donde: Ef es la energía final y Ei es la energía inicial
ENERGÍA Y CONSERVACIÓN
Responde en tu cuaderno
Ejemplo
Ejemplo 1
Un coche de montaña rusa viaja sobre una vía sin fricción como se muestra en la figura.a) Si su rapidez en el punto A es de 5.0 m/s, ¿qué rapidez tendrá en B? b) ¿Llegará al punto C? c) ¿Qué rapidez debe tener en el punto A para llegar al punto C?
Ejemplo
Ejemplo 2
Se muestra un péndulo con una cuerda de 180 cm de longitud y una pelota suspendida en su extremo. La pelota tiene una rapidez de 400 cm/s cuando pasa por el punto bajo de su trayectoria.a) ¿Cuál es la altura h sobre este punto a la cual se elevará antes de detenerse? b) ¿Qué ángulo forma el péndulo con la vertical?
Ejemplo
Ejemplo 3
Si se impulsa un bloque con una velocidad de 10 m/s sobre el piso sin rozamiento mostrado. Determinar la altura “h” que alcanzará, no existe rozamiento (g =10 m/s2).
Ejemplo
Ejemplo 4
Como se muestra en la figura, una cuenta se desliza sobre un alambre. Si la fuerza de fricción es despreciable y en el punto A la cuenta tiene una rapidez de 200 cm/s, a) ¿cuál será su rapidez en el punto B?, b) ¿cuál en el punto C?
Ejemplo
Energía total y fuerzas no conservativas
Ejemplo 5
En lo alto de un plano inclinado de 1 m de altura se sitúa una esfera de 150 g, que se suelta y llega al final del plano inclinado con una rapidez de 3,5 m/s. Calcula el trabajo que ha realizado la fuerza de fricción.
Energía Potencial Elástica
Los materiales elásticos como los resortes pueden acumular energía al comprimirse o estirarse.
En el piunto A, el objeto tiene energía cinética y en B, esa energía cinética se ha transformado en otro tipo de energía llamada Energía Potencial Elástica (Epe)
Esta Energía Potencial Elástica (Epe) depende de la constante elastica k y de la distancia x que se comprime o estira el resorte.
Ejemplo
Energía potencial elástica
Ejemplo 6
Un objeto de masa 10 kg se desplaza sin rozamiento sobre una superficie horizontal a una velocidad de 5 m/s e impacta en un resorte de constante elástica k= 300 N/m. ¿Cuánto se comprime el resorte?
Ejemplo
Energía potencial elástica
Ejemplo 7
Un objeto de masa 2 kg se dispara verticalmente hacia arriba con un resorte de k = 100 N/m. Si el resorte se comprime 0,9 m, halla la altura a la cual asciende la masa.
Ejemplo
Energía potencial elástica
Ejemplo 8
En el punto A, la esfera de 0,5 kg de masa tiene una rapidez de 2 m/s y se encuentra a una altura de 10 m sobre el piso. Halla la distancia que se comprime el resorte en B cuando la masa impacta y se detiene. Toma k = 500 N/m y g = 10 m/s2.
Ejemplo
Energía potencial elástica
Ejemplo 9
Desde el punto A se dispara una esfera de masa m = 0,5 kg y se detiene en el punto B. Determina la altura h que alcanza si exite fricción en la trayectoria y efectúa un trabajo de 100 J. Toma k = 500 N/m, x = 0,8 m, g = 10 m/s2.
Ejemplo
Energía potencial elástica
Ejemplo 10
Desde el punto A se dispara una esfera de masa m = 0,5 kg e impacta en el punto B. Si la altura H es de 2m, la constante elástica k = 20 N/m, la compresión del resorte es x = 0,3 m y exite fricción en la trayectoria que efectúa un trabajo Wf = 3 J, halla la rapidéz con la cual la esfera impacta en B.
Ejemplo
Energía potencial elástica
Ejemplo 11
iDesde el punto A se dispara una esfera de masa m = 0,5 kg. Si la constante elástica k1 = 20 N/m, la constante elástica k2 = 30 N/m, la compresión del resorte es x1 = 0,3 m y exite fricción en la trayectoria que efectúa un trabajo Wf = 30 J, halla la compresión del segundo resorte cuando la esfera impacta en él.
ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA (EP) Es una forma de energía que depende de la posición de un cuerpo con respecto a un sistema de referencia. Es decir, es aquel tipo de energía que posee un cuerpo debido a la altura a la cual se encuentra, con respecto a un plano de referencia horizontal arbitrario. Es una energía relativa.
Trabajo efectuado por una fuerza constante
El trabajo efectuado por una fuerza constante que actúa sobre un objeto es igual al producto de las magnitudes del desplazamiento y el componente de la fuerza paralelo a ese desplazamiento. La unidad del trabajo es el joule (J)
W = F// . d
a) Si no hay desplazamiento, no se efectúa trabajo: W = 0. b) Para una fuerza constante en la dirección del desplazamiento, W = F.d. c) Para una fuerza constante angulada respecto al desplazamiento, W = F cos ©.d
ENERGÍA CINÉTICA (EK) Es una forma de energía que depende del movimiento relativo de un cuerpo con respecto a un sistema de referencia, será por lo tanto energía relativa.
ENERGÍA MECÁNICA (EM) Es la suma de la energía cinética y la energía potencial