Trabajo y Energía en Física.

Actividad 2 Asesor Académico Virtual

Nombre de la Materia: Física Nombre de la Licenciatura: Ingeniería en Sistemas Computacionales Nombre del Alumno: Sandra Lazcano Romero Matrícula: 010660056

1. trabajo y energía en Física.

¿Cómo se define y calcula el trabajo y la energía?,

¿Cuáles son las unidades de medida de cada magnitud?

¿En qué tipos de energía se divide la energía mecánica?

1. Energía Cinética (E_k)

5. ¿Cuál es la relación entre trabajo y el cambio de energía?

2. Concepto de impulso y momento lineal

6. Ejemplos de Aplicaciòn en la vida cotidiana o la industria

3. Energía Potencial (E_p)

4. Formulas

Energía Cinética (E_k)

Es la energía asociada al movimiento de un objeto. Cuanto mayor sea la velocidad de un objeto y su masa, mayor será su energía cinética. La fórmula para calcular la energía cinética es: Ek=12mv2Ek=21mv2 Donde: • EkEk es la energía cinética en julios (J). • mm es la masa del objeto en kilogramos (kg). • vv es la velocidad del objeto en metros por segundo (m/s).

Concepto de impulso y momento lineal

El impulso y el momento lineal (o cantidad de movimiento) son conceptos fundamentales en la física que están estrechamente relacionados con el movimiento de los objetos. Aquí te explico cada uno de ellos:

Estos conceptos son esenciales para comprender cómo las fuerzas afectan el movimiento de los objetos y cómo se conserva la cantidad de movimiento en un sistema.

' "La energía potencial es la energía asociada a la posición de un objeto en un campo de fuerza, como el campo gravitatorio. "

Energía Potencial (E_p)

¿Cuál es la relación entre trabajo y el cambio de energía?

La relación entre el trabajo realizado sobre un objeto y el cambio en su energía se expresa a través del Teorema del Trabajo y la Energía. Este teorema establece que el trabajo realizado sobre un objeto es igual al cambio en su energía cinética. En otras palabras, el trabajo realizado sobre un objeto se convierte en un cambio en su energía cinética.

Matemáticamente, el Teorema del Trabajo y la Energía se expresa de la siguiente manera: W=ΔEkW=ΔEk Donde: • WW es el trabajo realizado sobre el objeto. • ΔEkΔEk

ejemplos de aplicación en la vida cotidiana o la industria.

Máquinas en la industria

Lanzamiento de proyectiles

Generación de electricidad

Frenado de un automóvil

Uso de ascensores

¿Cómo se relaciona el impulso con la cantidad de movimiento?

El impulso y la cantidad de movimiento (momento lineal) están estrechamente relacionados a través del principio fundamental de la dinámica conocido como el Teorema del Impulso-Momento. Este teorema establece la relación entre el impulso aplicado a un objeto y el cambio en su cantidad de movimiento. Matemáticamente, la relación entre el impulso y la cantidad de movimiento se expresa de la siguiente manera: J=ΔpJ=ΔpDonde: • JJ es el impulso aplicado sobre el objeto. ΔpΔp es el cambio en la cantidad de movimiento del objeto. Esta ecuación indica que el impulso aplicado a un objeto es igual al cambio en su cantidad de movimiento. En otras palabras, cuando una fuerza actúa sobre un objeto durante un intervalo de tiempo, se produce un cambio en la cantidad de movimiento del objeto que es igual al impulso aplicado. El Teorema del Impulso-Momento es fundamental para comprender cómo las fuerzas afectan el movimiento de los objetos y cómo se relaciona el cambio en la cantidad de movimiento de un objeto con la fuerza aplicada sobre él durante un cierto tiempo. En resumen, el impulso aplicado a un objeto es igual al cambio en su cantidad de movimiento, lo que demuestra la estrecha relación entre estas dos magnitudes en el estudio de la dinámica de los sistemas físicos.

¿Cuáles son las fórmulas para el impulso y la cantidad de movimiento?

Las fórmulas para el impulso y la cantidad de movimiento son las siguientes: Impulso (J): El impulso se calcula como el producto de la fuerza aplicada sobre un objeto y el tiempo durante el cual actúa esa fuerza. Matemáticamente, se expresa de la siguiente manera: J = F ⋅ Δ t J=F⋅Δt Donde: J J es el impulso en newton-segundo (N·s). F F es la fuerza aplicada sobre el objeto en newtons (N). Δ t Δt es el intervalo de tiempo durante el cual actúa la fuerza en segundos (s). Cantidad de Movimiento (Momento Lineal) (p): La cantidad de movimiento, también conocida como momento lineal, se calcula multiplicando la masa del objeto por su velocidad. La fórmula para la cantidad de movimiento es: p = m ⋅ v p=m⋅v Donde: p p es la cantidad de movimiento o momento lineal en kilogramos por metro por segundo (kg·m/s). m m es la masa del objeto en kilogramos (kg). v v es la velocidad del objeto en metros por segundo (m/s). Estas fórmulas son esenciales en el estudio de la dinámica y la mecánica de los cuerpos en movimiento, ya que permiten calcular el impulso aplicado sobre un objeto y determinar su cantidad de movimiento en función de su masa y velocidad.

¿Cómo se relacionan estas cantidades con la conservación de la energía?

El impulso, la cantidad de movimiento y la conservación de la energía están interrelacionados en el contexto de la física, especialmente en situaciones donde se consideran sistemas aislados. Aquí te explico cómo se relacionan estas cantidades con la conservación de la energía:

Impulso y Momento El impulso de una fuerza es el producto de la fuerza aplicada sobre un objeto y el tiempo durante el cual actúa. Matemáticamente, se expresa como: Impulso = Fuerza x Tiempo El impulso cambia la cantidad de movimiento de un objeto, lo que se conoce como el teorema del impulso-momento, que establece que el impulso neto aplicado a un objeto es igual al cambio en su momento lineal. Por otro lado, el momento de una fuerza es la medida de su tendencia a producir rotación alrededor de un punto o eje. Matemáticamente, se expresa como: Momento = Fuerza x Distancia perpendicular al punto de aplicación de la fuerza Ejemplos Prácticos Impulso: Cuando pateas un balón de fútbol, aplicas una fuerza sobre él durante un cierto tiempo, lo que cambia su momento lineal. Al frenar un automóvil, la fuerza de fricción aplicada sobre las ruedas durante un tiempo determinado produce un cambio en el momento del automóvil. Momento: Al abrir una puerta, aplicas una fuerza a cierta distancia del eje de rotación, lo que genera un momento que hace que la puerta gire. Al apretar un tornillo con una llave, aplicas una fuerza a cierta distancia del punto de giro, lo que genera un momento que hace que el tornillo se mueva.

Analiza y presenta ejemplos prácticos sobre el impulso y el momento.

propiedades mecánicas de sólidos.

• Propiedades Mecánicas de los Sólidos:

Elasticidad: Los sólidos tienen la capacidad de deformarse bajo la acción de una fuerza externa y luego recuperar su forma original cuando se retira la fuerza. Esta propiedad se conoce como elasticidad y está relacionada con el módulo de elasticidad del material. Rigidez: La rigidez de un sólido se refiere a su resistencia a la deformación. Los sólidos rígidos mantienen su forma y estructura cuando se aplican fuerzas sobre ellos, sin sufrir deformaciones permanentes. Dureza: La dureza de un sólido se refiere a su resistencia a la penetración o a la abrasión. Materiales como el diamante son conocidos por su alta dureza, lo que los hace adecuados para cortar y pulir otros materiales. Resistencia: La resistencia de un sólido se refiere a su capacidad para soportar cargas sin romperse. La resistencia de un material está relacionada con su resistencia a la tracción, compresión y flexión.

propiedades mecánicas de Fluidos desde una perspectiva física.

Viscosidad: La viscosidad es una propiedad de los fluidos que determina su resistencia al flujo. Los fluidos viscosos como el aceite tienen una viscosidad alta, lo que significa que fluyen con dificultad, mientras que los fluidos menos viscosos como el agua fluyen con mayor facilidad.Compresibilidad: Los fluidos son compresibles, lo que significa que su volumen puede cambiar en respuesta a cambios en la presión. La compresibilidad es una propiedad importante en la aerodinámica y en la hidráulica. Densidad: La densidad de un fluido se refiere a la cantidad de masa por unidad de volumen. La densidad de un fluido influye en su flotabilidad y en su capacidad para ejercer presión sobre superficies sumergidas. Presión: Los fluidos ejercen presión en todas direcciones debido a la distribución de sus moléculas. La presión en un fluido varía con la profundidad y es fundamental en fenómenos como la flotación y la hidrostática.

Principio de Arquímedes. Explicación

El principio de Arquímedes es el principio físico que afirma: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado». Esta fuerza​ recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newtons

Principales puntos a tener en cuenta sobre el principio de Arquímedes

Un objeto se hundirá si su peso es mayor que la fuerza de flotación.

LA FUERZA DE FLOTACION ES MAYOR PARA OBJETOS DE MAYOR VOLUMEN DESPLAZADO.

Un objeto flotará si su peso es igual a la fuerza de flotación.

movimiento de fluidos y sus características.

Reynolds number (Número de Reynolds)

Aquí tienes algunas características clave del movimiento de fluidos:

Ecuación de continuidad

Ecuación de Bernoulli

Flujo laminar y turbulento

Viscosidad

Velocidad y dirección del flujo

Gracias por su atencion

Energía cinética: se define como la energía de un objeto o sistema en movimiento, dependiendo de su masa y velocidad. La fórmula para calcularla es “Ec = ½mv²”.

Se puede dividir en varios tipos, siendo los más comunes:

es el cambio en la energía cinética del objeto. Si el trabajo realizado sobre un objeto es positivo, significa que se está transfiriendo energía al objeto, lo que resulta en un aumento en su energía cinética. Por otro lado, si el trabajo es negativo, se está extrayendo energía del objeto, lo que resulta en una disminución en su energía cinética.

En la industria, las máquinas como los motores convierten la energía eléctrica en energía mecánica para realizar trabajos específicos, como mover objetos o realizar procesos de fabricación.

La energía mecánica se divide en dos tipos principales: energía cinética y energía potencial. la energía cinética (movimiento) y la energía potencial (almacenada) . Puedes obtener más información en nuestra guía que explica la energía cinética y potencial. La conversión mecánica depende de la cantidad de energía potencial que tenga un objeto y de cuánta energía cinética pueda producir.

Cuando un automóvil se detiene, la energía cinética del vehículo se convierte en energía térmica a través de los frenos. El trabajo realizado por los frenos es el responsable de disminuir la velocidad del automóvil.

En el lanzamiento de un proyectil, como una pelota de béisbol, se realiza trabajo para darle energía cinética y potencial. La energía cinética se convierte en energía potencial a medida que la pelota alcanza su punto más alto.

Las unidades de medida de las magnitudes físicas relacionadas con el trabajo y la energía son las siguientes: 1. Trabajo (W): La unidad de medida del trabajo en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el julio (J). Un julio es equivalente a una fuerza de un newton aplicada a lo largo de una distancia de un metro. 2. Energía cinética (E_k): La energía cinética se mide en julios (J), al igual que el trabajo. Es la misma unidad porque la energía cinética es una forma de energía asociada al movimiento de un objeto. 3. Energía potencial (E_p): La energía potencial también se mide en julios (J). En el caso de la energía potencial gravitatoria, la unidad de medida es el julio, al igual que la energía cinética. 4. Masa (m): La masa se mide en kilogramos (kg) en el SI. 5. Velocidad (v): La velocidad se mide en metros por segundo (m/s) en el SI. 6. Altura (h): La altura se mide en metros (m) en el SI. 7. Fuerza (F): La fuerza se mide en newtons (N) en el SI.

En una central hidroeléctrica, la energía potencial del agua almacenada en una represa se convierte en energía cinética al caer a través de turbinas. Esta energía cinética se transforma en energía eléctrica a través de generadores.

Al subir un ascensor, se realiza trabajo para vencer la fuerza de gravedad y elevar el ascensor. La energía potencial gravitatoria del ascensor aumenta a medida que se eleva.

En física, el trabajo se define como la cantidad de energía transferida a un objeto cuando una fuerza actúa sobre él y lo desplaza a través de una distancia en la dirección de la fuerza. Matemáticamente, el trabajo WW se calcula como el producto escalar de la fuerza FF aplicada sobre un objeto y el desplazamiento dd que experimenta el objeto en la dirección de la fuerza: W=F⋅d⋅cos⁡(θ)W=F⋅d⋅cos(θ) Donde θθ es el ángulo entre la fuerza aplicada y la dirección del desplazamiento. El trabajo se mide en julios (J) en el Sistema Internacional de Unidades. Por otro lado, la energía es la capacidad de un sistema para realizar trabajo. En física, se pueden clasificar diferentes formas de energía, como la energía cinética (asociada al movimiento de un objeto) y la energía potencial (asociada a la posición de un objeto en un campo de fuerza). La energía total de un sistema se conserva, es decir, la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de una forma a otra. Para calcular la energía cinética Ek de un objeto en movimiento Se utiliza la siguiente fórmula: Ek=12mv2Ek=21mv2, donde m es la masa del objeto y v es su velocidad. en cuanto a la energía potencial gravitatoria Ep, se calcula como: Ep=mghEp=mgh , donde h es la altura a la que se encuentra el objeto sobre una referencia, g es la aceleración debida a la gravedad y m es la masa del objeto.

TRABAJO Y ENERGIA

Conservación de la Cantidad de Movimiento: Según el principio de conservación de la cantidad de movimiento, la cantidad total de momento lineal en un sistema aislado antes y después de una interacción se mantiene constante, siempre y cuando no haya fuerzas externas actuando sobre el sistema.

Principio de Arquímedes La fuerza de flotación de un objeto es igual al peso del fluido que desplaza. En forma de ecuación, el principio de Arquímedes es FB=wfl, donde FB es la fuerza de flotación y wfl es el peso del fluido desplazado por el objeto. Este principio recibe su nombre del matemático e inventor griego Arquímedes (circa 287-212 a. C.), quien enunció este principio mucho antes de que los conceptos de fuerza estuvieran bien establecidos.

El flujo turbulento es un tipo de flujo de fluido en el que las partículas del fluido se mueven de manera caótica e irregular, generando turbulencias y mezclándose entre sí. En un flujo turbulento, las partículas no siguen trayectorias uniformes ni predecibles, lo que puede generar pérdidas de energía y aumento de la resistencia al flujo. Este tipo de flujo es común en situaciones donde el fluido se mueve a alta velocidad o en tuberías y conductos de gran tamaño.

El flujo laminar es un tipo de flujo de fluido en el que las partículas del fluido se mueven en capas paralelas sin mezclarse ni generar turbulencias. En un flujo laminar, las capas de fluido se deslizan suavemente unas sobre otras, y las partículas se mueven a lo largo de trayectorias uniformes y predecibles. Este tipo de flujo es común en situaciones donde el fluido se mueve a baja velocidad y en tuberías o conductos de tamaño reducido.