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Teorema Trabajo-energía cinética
Teorema Trabajo-energía cinética
Cuando se consume trabajo en un sistema, y el único cambio en el sistema es en su rapidez, el trabajo neto consumido en el sistema es igual al cambio en energía cinética del sistema.
Energía Cinética
Energía Cinética
Un bloque que se mueve, a través de un desplazamiento hacia la derecha bajo la acción de una fuerza neta, realiza un trabajo definido por la ecuación:
Sustituyendo la definición de fuerza de la segunda ley de Newton, seguido de la definición de aceleración y haciendo un cambio de variables al multiplicando por 1 (dx/dx), se tiene:
al integrar mv entre los limites de las velocidades inicial y final, se obtiene la definición de trabajo asociada al cambio de la velocidad.
Si se define la energía cinética como K, se puede definir trabajo como el cambio en la energía cinética provocada por la aplicación de una fuerza.
Energía Potencial
Energía Potencial
Piense en un sistema que consiste de un libro y la Tierra, que interactúa a través de la fuerza gravitacional. Se hace trabajo sobre el sistema al levantar el libro desde el reposo a través de una desplazamiento vertical. El libro está en reposo antes de realizar el trabajo y está en reposo después de realizar el trabajo. Por lo tanto, no hay cambio en la energía cinética del sistema.
Mientras el libro está en el punto más alto, la energía del sistema tiene el potencial para convertirse en energía cinética. El mecanismo de almacenamiento de energía antes de que el libro se libere se le llama energía potencial. El trabajo invertido por el agente externo sobre el sistema (objeto y Tierra) conforme el objeto se somete a este desplazamiento hacia arriba, se conoce por el producto del vector la fuerza aplicada y el vector desplazamiento hacia arriba.
La cantidad mgy se puede identificar como la energía potencial gravitacional Ug. Así, el trabajo neto invertido en el sistema esta asociado al cambio en la energía potencial gravitacional del sistema.
La energía potencial gravitacional sólo depende de la altura vertical del objeto sobre la superficie de la Tierra. Por lo que cualquier otro componente se no participa en el cálculo del trabajo.
Ejercicios Básicos
Ejercicios Básicos
Un bloque de 6.0 kg, inicialmente en reposo, se jala hacia la derecha, a lo largo de una superficie horizontal sin fricción, mediante una fuerza horizontal constante de 12 N. Encuentre la rapidez del bloque después de que se ha movido 3.0 m.
Una bola de boliche (de 7 kg) sostenida por un bolichista descuidado (de 1.5 m) se desliza de sus manos (a 0.5 m) y cae sobre un dedo de su pie (de 3 cm). Si elige el nivel del suelo como el punto y = 0 de su sistema coordenado, estime el cambio en energía potencial gravitacional del sistema bola–Tierra mientras cae la bola. Repita el cálculo usando la coronilla de la cabeza del bolichista como el origen de coordenadas.
Ejercicios
Ejercicios
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