TRABAJO Y ENERGIA
Claudia Argaez Marinez
Created on March 21, 2024
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Transcript
FísicaIngeniería en Sistemas Computacionales Claudia Beatriz Argaez Martínez
Trabajo y energía
Relación entre trabajo y el cambio de energía
Propiedad asociada a los objetos y sistemas que les permite realizar trabajo. Esta no se crea ni se destruye solo se transforma.La energía mecánica se divide en dos tipos principales: la energía cinética y la energía potencial.
ENERGÍA
Se define como la cantidad de energía transferida por una fuerza cuando actúa sobre un objeto y lo desplaza a través de una distancia en la dirección de la fuerza aplicada. Trabajo (W) = Fuerza (F) x Distancia (d) x cos(θ)
trabajo
Conceptos
MOVIMIENTO LINEAL
El momento lineal, es tambien conocido como cantidad de movimiento, se define como el producto de la masa (m) de un objeto por su velocidad (v). Matemáticamente, el momento lineal (p) se calcula como: p = m * v
El impulso se define como la cantidad de cambio de momento que experimenta un objeto cuando se le aplica una fuerza durante un intervalo de tiempo.J = F * Δt
IMPULSO
Impulso y momento lineal
fórmula: Fuerza de flotación = Peso del fluido desplazado = Densidad del fluido * Volumen del fluido desplazado * Gravedad
Descubierto por el matemático y físico griego Arquímedes, este principio establece que un objeto sumergido en un fluido experimenta una fuerza de flotación igual al peso del fluido deslazado por el objeto. Es decir, al sumergir un objeto en un fluido, lo empuja hacia arriba una cantidad de fluido igual al peso del objeto.
Principio de Arquímedes
"El coeficiente de arrastre es una medida de la resistencia que experimenta un objeto cuando se mueve a través de un fluido. Depende de la forma y la superficie del objeto, así como de la viscosidad del fluido. El coeficiente de arrastre se utiliza para calcular la fuerza de arrastre que actúa sobre un objeto en movimiento.
Los fluidos como líquidos y gases tienen la capacidad de fluir y cambiar de forma cuando se les aplica una fuerza, la física también toma este tema para analizar y lo determina el movimiento de los fluidos.
Movimiento de fluidos
Coeficiente de arrastre
El principio de Bernoulli establece que, en un flujo de fluido incompresible y sin fricción, la suma de la presión estática, la presión dinámica y la energía potencial por unidad de volumen es constante a lo largo de una línea de corriente. Este principio es fundamental para entender el comportamiento de los fluidos en movimiento
La ecuación de continuidad establece que, en un flujo estable, la cantidad de fluido que entra en una sección debe ser igual a la cantidad de fluido que sale de esa sección. Esta ecuación se basa en el principio de conservación de la masa y se utiliza para analizar el flujo de fluidos en tuberías y conductos.
Propiedades mecánicas de sólidos y fluidos
Principio de Bernoulli
Ecuación de continuidad
Situación práctica
REFERENCIAS
Densidad del objeto = Masa del objeto / Volumen del objetoDensidad del objeto =0.8 kg/ 0.005m^3Densidad del objeto =160kg/m^3
Un objeto de forma irregular con una masa de 800 g se sumerge en un recipiente de agua cuya densidad es 1000 Kgm3. Si la fuerza de flotación es de 5 N, determina el volumen del objeto y su densidad. Masa del objeto = 800 g / 1000 = 0.8 kg Peso del fluido desplazado = 5 N Densidad del agua = 1000 kg/m^3 Volumen del objeto = Peso del fluido desplazado / Densidad del agua Volumen del objeto =5 N/1000 kg/m^3 Volumen del objeto =0.005m^3
Formulas: ET = Ek + Ep Energía mecánica total (ET) en un sistema conservativo es la suma de la energía cinética (Ek) y la energía potencial (Ep)Energía cinética (Ek) = 1/2 x masa (m) x velocidad al cuadrado (v^2) La masa se mide en kilogramos (kg) La velocidad en metros por segundo (m/s). Energía potencial gravitatoria (Ep) = masa (m) x gravedad (g) x altura (h) La gravedad se mide en metros por segundo al cuadrado (m/s^2) La altura en metros (m).
Energia Mecánica
Energía cinética (Ek): Es la energía que posee un objeto debido a su movimiento. Energía potencial (Ep): Es la energía que posee un objeto debido a su posición o condición. Puede ser gravitatoria, elástica, eléctrica, entre otras.
Movimiento lineal segundo patinador es -120 kg·m/s a la izquierdaVelocidad segundo patinadorm=55kgp=-120 kg·m/sv=?v=-120 kg·v=-2.18m/s
Dos patinadores sobre hielo, inicialmente en reposo, se empujan mutuamente. Si uno de ellos tiene una masa de 60 kg y se mueve hacia la derecha a una velocidad de 2 ms después del impulso, ¿cuál es la velocidad y dirección del otro patinador cuya masa es de 55 Kg? Movimiento lineal primer patinadorm=60kg v=2m/s p=? p=60kg*2m/s p=120 kg·m/s a la derecha
Fuerza de flotación = Peso del fluido desplazado*gravedad Fuerza de flotación =15.7kg*9.8m/s2 Fuerza de flotación =153.86 N Peso del cilindro = densidad del cobre * volumen del cilindro * gravedad Peso del cilindro =8700 kg/m^3 * 0.0157 m^3 * 9.8 m/s^2 Peso del cilindro =1279.47 N Como la fuerza de flotación (153.86 N) es menor que el peso del cilindro (1279.47 N), el cilindro se hundirá en el agua.
Un cilindro de cobre cuya densidad es de 8700 Kgm3, radio 0.1 m y altura 0.5 m se sumerge en agua con densidad de 1000 Kgm3. Calcula la fuerza de flotación y determina si el cilindro flotará o se hundirá.Volumen del cilindro = π * radio^2 * altura Volumen del cilindro = π * (0.1 m)^2 * 0.5 m Volumen del cilindro = 0.0157 m^3 Peso del fluido desplazado = densidad del agua * volumen del cilindro Peso del fluido desplazado=1000 kg/m^3 * 0.0157 m^3 Peso del fluido desplazado=15.7 kg
Energía potencial gravitatoria:m=2kgg=9.8m/s2 h=2m EP=2kg*9.8m/s2 *2m EP=39.2 JEnergía cinética final:W=50 JEK0=0 JEK1=50 J + 0 J EK1=50 J
Un bloque de 2 kg se desplaza sobre una superficie horizontal con una fuerza constante de 10 N aplicada en la dirección del desplazamiento de 5 m. Calcula el trabajo realizado, la energía cinética final del bloque y la energía potencial gravitacional ganada o perdida si el bloque se eleva verticalmente 2 m. Trabajo realizado:F=10 N d=5 m cos 0° = 1 W=10N*5m*cos 0° W=50 J
Velocidad1 *Área1 = Velocidad2 * Área2Velocidad2 = (Velocidad1 * Área1)/ Área2Velocidad2 = (2 m/s * 78.54)/19.63Velocidad2 =8m/s
En una tubería de 10 cm de diámetro, el agua fluye a una velocidad de 2 ms. Calcula la velocidad del agua en una tubería más estrecha de 5 cm de diámetro, asumiendo que el caudal se mantiene constante. v1=2m/s diametro1=10cm radio=5cm diametro2=5cm radio=2.5cm v2=? Caudal = Área * Velocidad Área = π * radio^2 Área1 = π * (5 cm)^2 Área1 =78.54 Área2 = π * (2.5 cm)^2 Área2 =19.63
VS
Fluidos
- Viscosidad
- Compresibilidad
- Presión
Sólidos
- Elasticidad
- Resistencia
- Dureza
Teorema del Trabajo y la Energía
Este establece que el trabajo realizado sobre un objeto es igual al cambio de energía que experimenta dicho objeto, ya sea en forma de energía cinética o energía potencial. Si el trabajo realizado sobre un objeto es positivo, significa que se está transfiriendo energía al objeto, aumentando su energía total. Por otro lado, si el trabajo realizado es negativo, significa que se está extrayendo energía del objeto, disminuyendo su energía total.