FUERZA PARALELA AL DESPLAZAMIENTO

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En física, para medir esta capacidad de realizar el trabajo con cierta rapidez, se define una magnitud denominada potencia, de la siguiente manera:

Siendo W el trabajo realizado durante un tiempo t, la potencia desarrollada, que simbolizaremos por Pot, para no confundir con el símbolo del peso P, está dada por:

[pic 8]

Una persona que sube por una escalera corriendo hasta un cierto piso (en poco tiempo), desarrolla mayor potencia que otra que sube por la misma escalera lentamente hasta el mismo piso (emplea mayor tiempo)

En el ejemplo citado, los motores tendrían las potencias siguientes:

[pic 9].

[pic 10]

Observa que el primer motor posee una potencia mayor que el segundo. La potencia indica, pues, de manera directa, cuál de los motores realiza el trabajo más rápidamente. Los resultados indican, así, que el primero puede realizar 100 J de trabajo en cada segundo, y que el otro motor realiza sólo 50 J en cada segundo.

Cuando se calcularon las potencias de los motores mencionados anteriormente, vimos que la potencia queda expresada en el SI, por la unidad 1 J/s. Esta unidad recibe la denominación de Watt (símbolo: W) , en homenaje a James Watt, inventor de la máquina de vapor más perfeccionada. Esto es:

1 J/s = 1 watt = 1 W

Por lo tanto, las potencias de los motores del ejemplo anterior son Pot = 100 W y Pot = 50 W.

Un múltiplo del Watt, muy empleado en la práctica, y del cual probablemente ya oíste hablar, es el kilowatt (símbolo: KW). El prefijo Kilo indica un múltiplo de la unidad 1000 veces mayor. Luego

1 KW= 1000 W= 103 W

EJERCICIOS

Para evaluar tu comprensión

- Una persona empuja un automóvil, desarrollando un gran esfuerzo, pero el auto no se mueve .[pic 11]

¿Qué trabajo se realiza sobre el vehículo? Explica.

- La Figura muestra una fuerza F actuando sobre un cuerpo en movimiento, en dos situaciones diferentes. Observando la figura, procura concluir si el trabajo de la fuerza F es positivo o negativo:[pic 12][pic 13]

3.- Una persona empuja una caja, que se desplaza sobre una superficie horizontal en la que hay rozamiento o fricción.

La fuerza aplicada vale F = 100 N y el rozamiento sobre el bloque 80 N. Sabiendo que el cuerpo se desplaza d = 2 m, responda:[pic 14]

- ¿Cuál es el trabajo realizado por la persona?

- ¿El rozamiento o fricción tiene el mismo sentido, o bien sentido contrario, al movimiento

del bloque? (Representa esa fuerza en la figura.)

- ¿Cuál es el trabajo realizado sobre el cuerpo por tal fuerza de fricción?

- ¿Cuál es el trabajo total realizado sobre la caja?

4. Una lámpara eléctrica permaneció encendida durante 5 min, consumiendo 18000 J de energía. ¿Cuál es la potencia de dicha lámpara?

5. Una lámpara, cuya potencia es de 100 W, permaneció encendida durante 5 h. Expresa la cantidad de energía consumida por ese aparato eléctrico:

- En Joules b)En Kilowatt-hora

ENERGÍA CINÉTICA

Concepto de energía

Al principio de este capítulo, dijimos que la energía se presenta, en la naturaleza, bajo diversas formas. Y también, que una forma de energía puede transformarse en otra, y se dieron algunos ejemplos de esas transformaciones, muy comunes en nuestra vida diaria.

En esta sección, habiendo estudiado cómo calcular el trabajo efectuado por una fuerza, estableceremos el concepto de energía de manera más precisa.

En física se considera, en general, que un cuerpo posee energía cuando es capaz de realizar un trabajo.

Este es un modo de expresar, inicialmente, el concepto de energía, el cual ha de ser ampliado posteriormente.

Algunos ejemplos más auxilian en el esclarecimiento de esta idea:

El agua situada en lo alto de una cascada (o de un río o lago) tiene energía porque es capaz de realizar el trabajo de mover las turbinas de una central eléctrica . Un combustible, como la gasolina, posee energía porque, al quemarse, es capaz de realizar el trabajo de mover un automóvil. En el motor de éste, la combustión en el aire aspirado, produce gases calientes que actúan sobre los pistones de los cilindros. Este desplazamiento rectilíneo es transmitido a las ruedas de impulso, originando así el movimiento del auto.

Un resorte (en espiral) posee energía porque es capaz de realizar el trabajo de poner un juguete en movimiento.

Como la energía es medida por un trabajo, es también, como éste, una magnitud escalar. Su unidad de medida, en el SI, es el Joule.

Es fácil advertir que un cuerpo en movimiento posee energía, pues es capaz de realizar un trabajo.

Por ejemplo: un automóvil en movimiento, al chocar contra otro en reposo, realiza el trabajo de aplastar y empujar el auto parado.

[pic 15]

La energía que un cuerpo posee, en virtud de estar en movimiento, se denomina energía cinética..

Puedes convencerte, con observaciones muy simples, que la energía cinética de un cuerpo es tanto mayor, cuanto mayor sea su velocidad. De hecho, cuanto mayor hubiera sido la velocidad del auto mostrado anteriormente, mayor sería el trabajo que hubiera realizado al chocar; es decir, mayor el monto de su energía cinética.

De manera semejante podemos concluir que cuanto mayor sea la masa de un cuerpo, mayor asimismo será su energía cinética. Si en lugar del auto se tratara de un camión cargado, con la misma velocidad de aquél, mayor seria el trabajo que realizaría en el choque. En otras palabras, como el camión