martes, 29 de marzo de 2011

trabajo
definicion:
En mecánica clásica, el trabajo que realiza una fuerza se define como el producto de ésta por el camino que recorre su punto de aplicación y por el coseno del ángulo que forman el uno con el otro.[1] El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra \ W (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidades.
Matemáticamente se expresa como:
W = \vec F \cdot \vec d = F d \cos\alpha
Donde \ W es el trabajo mecánico, \ F es la magnitud de la fuerza, \ d es el desplazamiento y \ \alpha es el ángulo que forman entre sí el vector fuerza y el vector desplazamiento (véase dibujo).
Cuando el vector fuerza es perpendicular al vector desplazamiento del cuerpo sobre el que se aplica, dicha fuerza no realiza trabajo alguno. Asimismo, si no hay desplazamiento, el trabajo también será nulo.

Unidades de trabajo

 Sistema Internacional de Unidades

Sistema Internacional de Unidades

  • Julio o joule, unidad de trabajo en el SI
  • Kilojulio: 1 kJ = 103 J

 Sistema Técnico de Unidades

 Sistema Técnico de Unidades

 Sistema Cegesimal de Unidades

Trabajo mecánico: Es igual al producto de la componente de la fuerza en la dirección del movimiento del cuerpo por la distancia que recorre el cuerpo. Es una cantidad escalar.
W=Fd o W=(Fcos0)d
W=trabajo
F=fuerza
d=distancia

Unidades de trabajo
Kpm=kilopondímetro
J=joule
J=Nm=0.102 Kpm
1Kpm=9.81 J
Nm=newton x metro

ejemplo de trabajo:
Calcular el trabajo que realiza un cuerpo que se mueve con una fuerza de 18N, en una distancia de 10 metros.
W=?
F=18 N
d=10m
W=Fd
W=(18N)(10m)=180J

potencia


Potencia: Es el cociente de dividir el trabajo realizado por una fuerza entre el tiempo empleado en realizarlo.En física, potencia (símbolo P) es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo.

Si ΔW es la cantidad de trabajo realizado durante un intervalo de tiempo de duración Δt, la potencia media durante ese intervalo está dada por la relación:
\bar{P} \equiv \left\langle P\right\rangle = \frac{\Delta W}{\Delta t}
La potencia instantánea es el valor límite de la potencia media cuando el intervalo de tiempo Δt se aproxima a cero.
P(t) = \lim_{\Delta t\rightarrow 0} \frac{\Delta W}{\Delta t}\ = \frac{dW}{dt} \,
Donde
P=Watt
W=J
t=s
v?m/s
P=W/t=Fd/t=FvUnidades de potencia:
ejemplo de potencia:Calcular la potencia que genera el trabajo realizado por una fuerza de 80N en 30m, durante 50s.
P=?
W=?
F=80 N
t=50 s
d=30 m

P=Fd/t=(80 N)(30 m)/50s=48 W
W=Fd=(80 N)(30 m)=2400 J


Energía



definicion:
la definición de energía en física es la capacidad para realizar un trabajo. Además existen definiciones o conceptos de energía según nos encontremos en diferentes ramas de la Física Clásica o en la Física Relativista o Mecánica Cuántica.

Física clásica:

En la mecánica se encuentran:

Energía cinética :

La energía cinética es un concepto fundamental de la física que aparece tanto en mecánica clásica, como mecánica relativista y mecánica cuántica. La energía cinética es una magnitud escalar asociada al movimiento de cada una de las partículas del sistema. Su expresión varía ligeramente de una teoría física a otra. Esta energía se suele designar como K, T o Ec.
El límite clásico de la energía cinética de un cuerpo rígido que se desplaza a una velocidad v viene dada por la expresión:
E_c = {1 \over 2} mv^2



Una propiedad interesante es que esta magnitud es extensiva por lo que la energía de un sistema puede expresarse como "suma" de las energía de partes disjuntas del sistema. Así por ejemplo puesto que los cuerpos están formados de partículas, se puede conocer su energía sumando las energías individuales de cada partícula del cuerpo.

Energía potencial:

Es la energía que se le puede asociar a un cuerpo o sistema conservativo en virtud de su posición o de su configuración. Si en una región del espacio existe un campo de fuerzas conservativo, la energía potencial del campo en el punto (A) se define como el trabajo requerido para mover una masa desde un punto de referencia (nivel de tierra) hasta el punto (A). Por definición el nivel de tierra tiene energía potencial nula. Algunos tipos de energía potencial que aparecen en diversos contextos de la física son:
  • La energía potencial gravitatoria asociada a la posición de un cuerpo en el campo gravitatorio (en el contexto de la mecánica clásica). La energía potencial gravitatoria de un cuerpo de masa m en un campo gravitatorio constante viene dada por: E_p = mgh\, donde h es la altura del centro de masas respecto al cero convencional de energía potencial.
  • La energía potencial electrostática V de un sistema se relaciona con el campo eléctrico mediante la relación:
\mathbf{E} = - \operatorname{grad}\ V
siendo E el valor del campo eléctrico.
  • La energía potencial elástica asociada al campo de tensiones de un cuerpo deformable.
La energía potencial puede definirse solamente cuando existe un campo de fuerzas que es conservativa, es decir, que cumpla con alguna de las siguientes propiedades:
  1. El trabajo realizado por la fuerza entre dos puntos es independiente del camino recorrido.
  2. El trabajo realizado por la fuerza para cualquier camino cerrado es nulo.
  3. Cuando el rotor de F es cero (sobre cualquier dominio simplemente conexo).
Se puede demostrar que todas las propiedades son equivalentes (es decir que cualquiera de ellas implica la otra). En estas condiciones, la energía potencial en un punto arbitrario se define como la diferencia de energía que tiene una partícula en el punto arbitrario y otro punto fijo llamado "potencial cero".


energía nuclear.
Los dos sistemas más investigados y trabajados para la obtención de energía aprovechable a partir de la energía nuclear de forma masiva son la fisión nuclear y la fusión nuclear. La energía nuclear puede transformarse de forma descontrolada, dando lugar al armamento nuclear; o controlada en reactores nucleares en los que se produce energía eléctrica, energía mecánica o energía térmica. Tanto los materiales usados como el diseño de las instalaciones son completamente diferentes en cada caso.

Otra técnica, empleada principalmente en pilas de mucha duración para sistemas que requieren poco consumo eléctrico, es la utilización de generadores termoeléctricos de radioisótopos (GTR, o RTG en inglés), en los que se aprovechan los distintos modos de desintegración para generar electricidad en sistemas de termopares a partir del calor transferido por una fuente radiactiva.

La energía desprendida en esos procesos nucleares suele aparecer en forma de partículas subatómicas en movimiento. Esas partículas, al frenarse en la materia que las rodea, producen energía térmica. Esta energía térmica se transforma en energía mecánica utilizando motores de combustión externa, como las turbinas de vapor. Dicha energía mecánica puede ser empleada en el transporte, como por ejemplo en los buques nucleares; o para la generación de energía eléctrica en centrales nucleares.

La principal característica de este tipo de energía es la alta calidad de la energía que puede producirse por unidad de masa de material utilizado en comparación con cualquier otro tipo de energía conocida por el ser humano, pero sorprende la poca eficiencia del proceso, ya que se desaprovecha entre un 86 y 92% de la energía que se libera.


Publicado por en

No hay comentarios:

Publicar un comentario

Suscribirse a: Enviar comentarios (Atom)