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  • 1. º Docente: Michel Lizarazo FUERZA , TRABAJO Y ENERGIA FISICA
  • 2. <ul><li>LEYES DE NEWTON </li></ul><ul><li>PRIMERA LEY O LEY DE INERCIA :- En ausencia de fuerzas exteriores, toda partícula continúa en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme respecto de un sistema de referencia . </li></ul><ul><li>SEGUNDA LEY DE NEWTON.- L a fuerza es proporcional a la variación de la cantidad de movimiento con respecto a la variación del tiempo. </li></ul>F = Fuerza (newton) m = masa (Kg.) a = Aceleración ( m/s 2 ) mv = cantidad de movimiento
  • 3. Fuerza normal.- Es la fuerza que actúa con la misma magnitud y dirección pero de sentido contrario al peso. Un bloque de masa m está en reposo sobre una superficie horizontal, las únicas fuerzas que actúan sobre él son el peso mg y la fuerza normal N. Por equilibrio se obtiene que la fuerza normal N es igual al peso mg N=mg = peso
  • 4. Ej. El bloque sobre la superficie horizontal. Tiene una masa de 10 Kg. Si la fuerza F es de 12 Newton calcular la fuerza normal Solución: N+ F· sen30° = mg N + 12 (1/2) = 10 ( 9.8 ) N + 6 = 98 N = 92 Newton
  • 5. FUERZA DE ROZAMIENTO ( f ) Se muestra un bloque aplicado por una fuerza F horizontal. Sobre el bloque actúan el peso mg , la fuerza normal N , y la fuerza de rozamiento f k entre el bloque y el plano. Si el bloque desliza con velocidad constante la fuerza aplicada F será igual a la fuerza de rozamiento. = coeficiente de rozamiento N= mg
  • 6. PROBLEMAS : <ul><li>1.- Un cuerpo de 2 Kg. de masa se mueve sobre una superficie perfectamente horizontal y lisa, bajo la acción de una fuerza horizontal de 4N. Al cabo de 6 seg. ¿cuál será la velocidad adquirida y la distancia recorrida , si partió del reposo Sol: </li></ul><ul><li>Para calcular la velocidad adquirida y la distancia recorrida debemos determinar previamente la aceleración que comunica la fuerza. Usando para ello la 2ªley de Newton determinamos que </li></ul><ul><li> </li></ul><ul><li>luego utilizando las ecuaciones del M.R.U.V. Obtenemos que: </li></ul><ul><li>V= Vo+ at= 0 +(2m/s 2 )(6 s) V=12m/s </li></ul><ul><li>d= (Vo)t+(a/2)t.t=(0)(5)+(1/2)(2m/s 2 )(6 s) 2 d=36m </li></ul>
  • 7. 2.- Una fuerza que actúa sobre un cuerpo de 10kg, produce el movimiento descrito por la grafica ¿cuál es la magnitud de la fuerza ?
  • 8. 3.-Dos bloques , uno de 2kg y el otro de 4kg, unidos por una cuerda son desplazados sobre una superficie horizontal lisa, con una fuerza de 12N tal como lo muestra la figura ¿hallar la tensión T?
  • 9. Docente: Michel Lizarazo Trabajo, Potencia y Energía FISICA
  • 10. TRABAJO DE UNA FUERZA <ul><li>Se denomina trabajo W , al producto fuerza por el desplazamiento. </li></ul><ul><li>Donde: </li></ul><ul><li>F es la fuerza (Newton) </li></ul><ul><li>d es desplazamiento </li></ul><ul><li>el ángulo que forma la fuerza con el desplazamiento. </li></ul>W = F Cos d d F F Cos
  • 11. <ul><li>Si 0°, el </li></ul><ul><li>W = F Cos 0° d = F d </li></ul><ul><li>  </li></ul><ul><li>□ Si 90° el trabajo es cero </li></ul><ul><li>Si el ángulo es 180°, decimos que el cos180° = –1 </li></ul><ul><li>W = - Fd </li></ul>
  • 12. <ul><li>POTENCIA </li></ul><ul><li>Es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. </li></ul><ul><li>P es la potencia </li></ul><ul><li>E es la energía o trabajo </li></ul><ul><li>t es el tiempo </li></ul><ul><li>d es distancia </li></ul><ul><li>V es velocidad. </li></ul>
  • 13. Energía cinética. <ul><li>Se define como la energía asociada al movimiento. Ésta energía depende de la masa y de la velocidad según la ecuación:  </li></ul><ul><li>          </li></ul><ul><li>    E c = ½ m . v 2   </li></ul><ul><li>Con lo cual un cuerpo de masa m que lleva una velocidad v posee energía. </li></ul>
  • 14. Energía potencial. <ul><li>Se define como la energía determinada por la posición de los cuerpos. Esta energía depende de la altura y el peso del cuerpo según la ecuación:  </li></ul><ul><li>     E p = m . g . h = P . h  </li></ul><ul><li>Con lo cual un cuerpo de masa m situado a una altura h (se da por hecho que se encuentra en un planeta por lo que existe aceleración gravitatoria) posee energía. Debido a que esta energía depende de la posición del cuerpo con respecto al centro del planeta se la llama energía potencial gravitatoria . </li></ul>
  • 15.  
  • 16. Conservación de la energía <ul><li>Si no hay fuerzas de rozamiento, la energía mecánica total de un cuerpo se mantiene constante; el aumento de energía cinética es igual a la disminución de energía potencial y viceversa. </li></ul>
  • 17. Trabajo de una Fuerza Elástica <ul><li>La fuerza elástica esta definida por: </li></ul><ul><li>F = kx ; K = constante X = deformación </li></ul><ul><li>Energía Potencial Elástica : </li></ul><ul><li>Ep = (1/2)kx 2 = (1/2)(F/x)x 2 = (1/2)(F.x) </li></ul>La unidad de trabajo en el Sistema Internacional de Unidades es el julio 1 Joule = 1 Newton . metro
  • 18. <ul><li>Si el bloque de 5Kg se desplaza 10 m a velocidad constante, el trabajo realizado por la fuerza “F” es: (u=0.2); g=10m/s 2 </li></ul>
  • 19. <ul><li>Un ciclista sube por una rampa que forma 30° con la horizontal y con una rapidez de 8m/s. El peso total del ciclista y la bicicleta es de 800 N. Calcule la potencia que debe mantener el ciclista </li></ul>30° F
  • 20. <ul><li>Calcule el trabajo de una fuerza constante de 12 N, cuyo punto de aplicación se traslada 7 m, si el ángulo entre las direcciones de la fuerza y del desplazamiento son 0°, 60°, 90°, 135°, 180° </li></ul>
  • 21. ENERGIA MECANICA <ul><li>E = Energía mecánica </li></ul><ul><li>Ep = Energía potencial </li></ul><ul><li>Ek = Energía Cinética </li></ul><ul><li>Epe = Energía Potencial Elástica </li></ul><ul><li>E = Ep + Ek + Epe </li></ul>
  • 22. <ul><li>Una masa de 8Kg suspendida de un resorte de k=40N/m. La deformación es (0.3) ½ m </li></ul><ul><li>Calcular la energía mecánica con respecto al suelo. En base a la información del gráfico </li></ul><ul><li>g=10 m/s 2 </li></ul>(0.3) 1/2 m
  • 23. <ul><li>Se observa que un cuerpo de 4 Kg al pasar por el punto A posee una rapidez de 36 Km/h. Hallar la energía mecánica que posee el cuerpo en “B” </li></ul><ul><li>g=10 m/s 2 </li></ul>
  • 24. <ul><li>Calcular el trabajo necesario para estirar un muelle 5 cm, si la constante del muelle es 1000 N/m. </li></ul><ul><li>Solución </li></ul><ul><li>La fuerza necesaria para deformar un muelle es F =1000·X = 1000 * (0.05) </li></ul><ul><li>F=50N, donde x es la deformación. El trabajo de esta fuerza se calcula mediante el área. </li></ul><ul><li>El área del triángulo de la figura es (0.05·50)/2=1.25 J </li></ul><ul><li>W=1.25 J </li></ul>                                                                              
  • 25. <ul><li>Un proyectil que pesa 80 kgf es lanzado verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial de 95 m/s. Se desea saber: a) ¿Qué energía cinética tendrá al cabo de 7 s?. b) ¿Qué energía potencial tendrá al alcanzar su altura máxima?. </li></ul>
  • 26. <ul><li>Datos: </li></ul><ul><li>P = 80 kgf </li></ul><ul><li>v0 = 95 m/s </li></ul><ul><li>t = 7 s </li></ul><ul><li>a) Mediante cinemática calculamos la velocidad luego de 7 s: </li></ul><ul><li>vf = v0 - g.t </li></ul><ul><li>vf = 95 m/s (- 9,807 m/s ².7 s) vf = 95 m/s - 68,649 m/s vf = 26,351 m/s </li></ul><ul><li>Luego: </li></ul><ul><li>Ec = ½.m.v ² </li></ul><ul><li>La masa es: </li></ul><ul><li>m = 80 kg </li></ul><ul><li>Ec = ½.80 kg.(26,351 m/s) ² </li></ul><ul><li>Ec = 27775,01 J </li></ul><ul><li>b) Mediante cinemática calculamos la altura máxima: </li></ul><ul><li>vf ² - v0 ² = 2.g.h </li></ul><ul><li>- v0 ²/2.g = h </li></ul><ul><li>h = (95 m/s) ²/(2.9,807 m/s ²) h = 460,13 m </li></ul><ul><li>Con éste dato hallamos la energía potencial: </li></ul><ul><li>Ep = m.g.h </li></ul><ul><li>Ep = 80 kg.9,807 (m/s ²).460,13 m </li></ul><ul><li>Ep = 361.000 J </li></ul><ul><li>Pero mucho mas simple es sabiendo que la energía potencial cuando se anula la velocidad es igual a la energía cinética inicial (si no hay pérdidas): </li></ul><ul><li>Ec1 = Ep2 </li></ul><ul><li>Ec1 = ½.m.v1 ² Ec = ½.80 kg.(95 m/s) ² </li></ul><ul><li>Ec1 = 361.000 J = Ep2 </li></ul>
  • 27.  

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