Aplicación de la Primera Ley de Newton

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Como la fuerza es constante, por la segunda ley de Newton sabemos que el bloque se moverá con aceleración constante a. Si la partícula se desplaza una distancia s, el trabajo efectuado por la fuerza F es:

W = F.s = ( m.a ) .s

En el capítulo de cinemática vimos que las siguientes relaciones son válidas:

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Sustituyendo estas ecuaciones en la ecuación del trabajo tenemos:

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La cantidad

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representa la energía asociada al movimiento de una partícula; a esta cantidad se le ha dado el nombre de energía cinética. La energía cinética, Ek, de una partícula de masa m que se mueve con velocidad v se define como:

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Energía Potencial

Veremos ahora que un objeto también puede realizar un trabajo por efecto de la energía que produce su posición en el espacio. Cuando un objeto cae en un campo gravitacional, el campo ejerce una fuerza sobre él en la dirección de su movimiento, efectuando trabajo sobre él, con lo cual incrementa su energía cinética. Conspiremos un bloque que se deja caer desde el reposo. Cuando es soltado el bloque cae hacia la tierraganando velocidad y, en consecuencia, ganando energía cinética. gracias a su posición en el espacio, el ladrillo tiene energía potencial ( tiene el potencial para realizar el trabajo ) , la cual se convierte en energía cinética conforme cae. La energía que un objeto tiene debido a su posición en el espacio recibe el nombre de energía potencial gravitacional.

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Ahora vamos a obtener una expresión para la energía potencial gravitacional de un objeto en un punto dado. Consideremos un bloque de masa m a una altura inicial yi sobre el suelo, como en la figura anterior. Ignore la resistencia del aire y considere que cuando cae el bloque la única fuerza que hace trabajo sobre él es la gravitacional, mg. El trabajo realizado por la fuerza gravitacional conforme el bloque experimenta un desplazamiento hacia abajo s es el producto de la fuerza hacia abajo por el desplazamiento:

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La cantidad mgy representa la energía potencial asociada a un objeto en cualquier punto en el espacio. En conclusión la energía potencial es:

Ep = mgy

Energía ♣ Es la capacidad de generar un movimiento o una transformación, es similar a la fuerza solo que se presenta en distintos tipos y mide distintas magnitudes y tienen distintos usos.

CONCLUSION

"Las tres leyes del movimiento de Newton" se enuncian abajo en palabras modernas: como hemos visto todas necesitan un poco de explicación.

- En ausencia de fuerzas, un objeto ("cuerpo") en descanso seguirá en descanso, y un cuerpo moviéndose a una velocidad constante en línea recta, lo continuará haciendo indefinidamente.

- Cuando se aplica una fuerza a un objeto, se acelera. La aceleración es en dirección a la fuerza y proporcional a su intensidad y es inversamente proporcional a la masa que se mueve: a = k(F/m)donde k es algún número, dependiendo de las unidades en que se midan F, m y a. Con unidades correctas (volveremos a ver esto), k = 1 dando a = F/m ó en la forma en que se encuentra normalmente en los libros de texto F = m a De forma más precisa, deberíamos escribir F = ma siendo F y a vectores en la misma dirección (indicados aquí en negrita, aunque esta convención no se sigue siempre en este sitio Web). No obstante, cuando se sobreentiende una dirección única, se puede usar la forma simple.

- "La ley de la reacción" enunciada algunas veces como que "para cada acción existe una reacción igual y opuesta". En términos más explícitos:

"Las fuerzas son siempre producidas en pares, con direcciones opuestas y magnitudes iguales. Si el cuerpo nº 1 actúa con una fuerza F sobre el cuerpo nº 2, entonces el cuerpo nº 2 actúa sobre el cuerpo nº 1 con una fuerza de igual intensidad y dirección opuesta."

LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

La energía no se puede crear ni destruir; se puede transformar de una forma a otra, pero la cantidad total de energía nunca cambia. Esto significa que no podemos crear energía, es decir, por ejemplo: podemos transformarla de energía cinética a energía potencial y viceversa.

[pic 4]

La energía cinética y la energía potencial son dos ejemplos de las muchas formas de energía. La energía mecánica considera la relación entre ambas.La energía mecánica total de un sistema se mantiene constante cuando dentro de él solamente actúan fuerzas conservativas.

Fuerzas conservativas

Las fuerzas conservativas tienen dos propiedades importantes

- Si el trabajo realizado sobre una partícula que se mueve entre cualesquiera dos puntos es independiente de la trayectoria seguida de la partícula.

- El trabajo realizado por una fuerza conservativa a lo largo de cualquier trayectoria cerrada es cero.

Fuerzas no conservativas

La propiedad más importante para clasificar una fuerza como no conservativa es cuando esa fuerza produce un cambio en la energía mecánica, definida como la suma de la energía cinética y potencial. El tipo de energía asociada a una fuerza no conservativa puede ser un aumento o disminución de la temperatura.