SECUENCIA DIDÁCTICA SECUNDARIA

TRABAJO Y ENERGIA CINETICA

Integrantes: #Rafael Galeano#Diego Burgos #Javier Alvarado #Sofia España #Joseline Ardon

Desarrollo // Sesión de Aprendizaje 1

LA ENERGIA

La energía puede almacenarse, transformarse, transportarse y medirse. Hay varios tipos de energía; por ejemplo: eléctrica, magnética, nuclear, atómica, mecánica y térmica, entre otras. En esta lección estudiaremos la energía mecánica y su transformación solo en dos tipos: potencial y cinética.

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Desarrollo // Sesión de Aprendizaje 1

Que es la energia?

Energía es un término que suele utilizarse en diversos ámbitos de nuestra vida cotidiana y aunque a menudo lo usamos de manera ambigua, podemos asignarle un concepto particular: «energía es la medida común de las diversas formas del movimiento de la materia». En física elemental, podemos darle esta definición: «energía es la capacidad que tiene un cuerpo para poder realizar un trabajo».

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Autoevaluación

Toda fuerza que provoca el desplazamiento de un objeto, hace trabajo sobre este. Entonces, ¿bajo qué condiciones sí realizas trabajo mecánico sobre la silla, desde un punto de vista científico? Acá dos respuestas: a) Únicamente elevando la silla desde el suelo. b) Únicamente bajando la silla al suelo. Pero si la elevas desde el suelo y luego la bajas, el desplazamiento de la silla es cero (porque la posición inicial y la final respecto al suelo es la misma); por tanto, ¡no hiciste trabajo mecánico según la definición científica, aunque hayas aplicado fuerza! La aplicación de una fuerza por sí sola no constituye trabajo mecánico. Un análisis más detallado de este caso nos dice que los músculos temblorosos de tus brazos pasan por muchos pequeños desplazamientos y sí haces trabajo dentro de tu cuerpo, pero no es sobre la silla. Para una fuerza constante (es decir, el módulo, la dirección y el sentido de ella se mantienen constante durante el desplazamiento generado sobre el objeto), el trabajo mecánico es igual al módulo de la fuerza multiplicada por el módulo del desplazamiento del cuerpo y por el coseno del ángulo formado entre los vectores fuerza y desplazamiento. Esto se escribe así: WF = Fd(cosθ)

Cierre

FUERZAS CONSTANTES

F: fuerza constante en módulo, dirección y sentido, que actúan sobre el cuerpo. d: desplazamiento del cuerpo. Hemos usado el símbolo d en lugar de ΔX = XFinal - XInicial (puedes repasar las clases de cinemática de 5° y 8° grado y recordar qué es el vector XFinal, la posición final de un objeto, y el XInicial, la posición inicial). Sin embargo, si el cuerpo se mueve en línea recta y en un único sentido, el módulo del desplazamiento coincidirá con la distancia recorrida por el objeto.

LOS SIGNOS DEL TRABAJO MECANICO

Donde?

UNIDADES DE TRABAJO

El trabajo es una cantidad escalar y puede ser positivo o negativo: Trabajo positivo (WF > 0) es cuando la fuerza o un componente de ella tiene la misma dirección que el desplazamiento. Ejemplo: al levantar la silla, el trabajo hecho es positivo porque la fuerza que tú ejerciste sobre la silla fue vertical (esta es la dirección de la fuerza) y hacia arriba (este es el sentido de la fuerza), en la misma dirección y el mismo sentido que el desplazamiento de esta.

Según el Sistema Internacional (SI) es el joule, que se simboliza por J. Esta unidad se deduce así: 1 J = 1 N x m, donde N es el símbolo del newton (unidad de fuerza) y m es el símbolo del metro (unidad de longitud).

Inicio // Conocimientos previos

Detonador de conocimientos previos

Trabajo positivo (WF > 0) es cuando la fuerza o un componente de ella tiene la misma dirección que el desplazamiento. Ejemplo: al levantar la silla, el trabajo hecho es positivo porque la fuerza que tú ejerciste sobre la silla fue vertical (esta es la dirección de la fuerza) y hacia arriba (este es el sentido de la fuerza), en la misma dirección y el mismo sentido que el desplazamiento de esta. Trabajo negativo (WF < 0) es cuando la fuerza o un componente de ella tiene el sentido opuesto al desplazamiento. Ejemplo: si alguna vez jugando cualquier deporte o caminando tropezaste y te raspaste alguna parte de tu cuerpo (rodillas, codos, rostro, manos, etc.) sobre una superficie (pared, suelo), este daño te sucedió debido a la fuerza de fricción cinética entre tu piel y la superficie.

Desarrollo // Sesión de Aprendizaje 2

TIPOS DE ENERGIA

[8:28 p. m., 15/4/2024] Sompopo: 2. Tipos de energía 2.1 Energía cinética Es la energía asociada con un objeto en movimiento. Ec = 1/2 x (masa) x (rapidez del objeto)2 EC = 1/2 mv2 La energía cinética es una cantidad escalar y su unidad, así como de todas las formas de energía, es el joule (J). Recordemos que esta unidad también se usó en la unidad del trabajo mecánico. Nuestro estudio del movimiento está limitado a la aplicación de una fuerza neta constante (ΣF) a un objeto. A partir de la segunda ley de Newton (ΣF = ma), sabemos que, en consecuencia, este objeto se moverá cada vez más rápido o más lento, pero con aceleración constante; es decir, con movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV) (te recomendamos leer sobre cinemática en 5° y 8° grado para recordar los conceptos de aceleración y velocidad en el MRUV). La expresión del trabajo hecho por una fuerza neta constante sobre un objeto, el cual lo ha desplazado una distancia Δx.

Consejos

Antes de empezar a crear tu secuencia

2.2 Energía potencial gravitatoria La energía potencial gravitatoria, como la palabra lo dice, depende de la gravedad. Es decir, que si un objeto está en la superficie de la Tierra, no tiene energía potencial gravitatoria (tomando como referencia la superficie del planeta) porque no hay altura; pero si está en la cima de una montaña, tiene mucha energía potencial gravitaría porque está a una altura (h). Entre más alto esté un objeto, más energía potencial gravitatoria tendrá; matemáticamente, lo podemos expresar como: U = mgh. Donde: U: es la energía potencial gravitatoria, que también se sabe escribir como Ep. m: es la masa del objeto. g: es la gravedad (se toma como constante en cualquier punto). h: es la altura del objeto. Las unidades de la energía potencial son: (kg ‧ m2)/s2 = joules o J.

Desarrollo // Sesión de Aprendizaje 1

EJEMPLO 2

U = mgh U = (30 kg)(9.8 m/s2)(20 m) U = 5 880 J 2.3 Energía mecánica total Es la suma de las dos energías descritas anteriormente, la cinética más la potencial. Matemáticamente, la podemos expresar como: Em = K + U Donde: E: es la energía mecánica o total. K: es la energía cinética. U: es la energía potencial. Sustituyendo las variables de K y U, resulta: Em = 1/2mv2 + mgh Cuando la energía mecánica se analiza en dos puntos o más (es la más utilizada): ΔEm = 1/2mv22 - 1/2mv12 + mgh2 - mgh1 + ... = 0 También se puede escribir cómo se muestra a continuación, para encontrar cualquiera de esas variables, en cualquiera de esos dos puntos: 1/2mv12 + mgh1 = 1/2mv22 + mgh2 La energía mecánica es constante en todo momento, las únicas que cambian son la energía cinética y la potencial; podemos decir que son recíprocas: cuando una aumenta, la otra disminuye, y viceversa. Tanto el trabajo como las energías cinética y potencial tienen unidades de J, y como la energía mecánica depende de estas dos energías, entonces, también tiene unidades de J.

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