Archivos de la categoría fisica

Trabajo y Energía

Trabajo y energía

INTRODUCCION

Muchas veces suele llamarse trabajo a ciertas actividades que, desde el punto de vista de la física, no pueden ser clasificadas como tal. Para muchos es natural que se utilicen ciertas palabras propias de un lenguaje coloquial para señalar situaciones cotidianas, pero que en la física tienen un significado distinto.

Por ejemplo, cuando una persona no tiene el suficiente dinero como para comer completo, se dice que está pasando "trabajo". Esta situación puede ser difícil de sobrellevar, pero, desde el punto de vista de la física, no representa ningún trabajo.

Otro ejemplo, en el que se dice que hay trabajo, ocurre cuando un chofer de taxi dice que está trabajando. Puede ser que el taxista esté ganando dinero, pero desde el punto de vista de la física no está realizando trabajo.

Para que exista trabajo, desde el punto de vista de la física, es necesario tomar en cuenta dos factores. La fuerza que se aplica sobre el cuerpo que se considera, y la distancia recorrida por efecto de la fuerza que se aplica. Sin embargo, también debe considerarse un detalle, el desplazamiento que se produce debe tener la misma dirección de la fuerza aplicada.

Por otra parte, es posible definir la energía, de una manera sencilla, como la capacidad para realizar un trabajo. Existen muchas formas de energía, como la energía química, la energía solar, la energía nuclear, etc.

A continuación, vamos a tratar principalmente acerca de la energía cinética, la cual conceptualizaremos como la energía que acumulan los cuerpos debido a la velocidad que tienen en un momento dado, y también trataremos acerca de la energía potencial, la cual definiremos como la energía que posee un cuerpo debido a su posición.

Por último, haremos uso práctico de ciertas ecuaciones que permiten calcular cuantitativamente el valor de la energía potencial y de la energía cinética. También, utilizaremos ciertas ecuaciones que nos permitirán observar como la energía cinética se convierte en energía potencial, y viceversa, para ciertos fenómenos que estudiaremos.

Nivel de Referencia

Preguntas frecuentes sobre Trabajo y Energía

P.-Aparte de la energía potencial gravitacional ¿qué otras formas de energía potencial puedes mencionar?

P.-Además de la energía potencial gravitacional, la cual aumenta a medida que el cuerpo considerado se encuentra a mayor altura, podemos mencionar la energía potencial elástica, la cual se encuentra presente al deformar objetos que luego tenderán a tomar su forma original; la energía potencial química, la cual se encuentra almacenada en ciertas sustancias como el kerosene, la gasolina y el gas-oil, entre otros; y la energía potencial acumulada en alimentos

P.-Explica el tema del nivel de referencia en el caso de la energía potencial gravitatoria

P.-En el caso de la energía potencial gravitatoria, un cuerpo acumulará mayor energía potencial gravitatoria mientras más alto esté con respecto a cierto nivel de referencia. El nivel de referencia que suele tomarse es el suelo (la superficie terrestre). De esa manera, un cuerpo que se encuentre a 100m de la superficie terrestre poseerá mayor energía potencial que uno que se encuentra a 50m de la misma superficie.

P.-Explica en términos de la energía, por qué una gomera que se estira más que otra, puede lanzar una piedra más lejos

P.-En el caso de las gomeras, al estirar una más que la otra, una acumulará mayor energía potencial elástica que la otra. De esa manera, al soltar la gomera que se estiró más, la energía potencial elástica se convertirá en energía cinética, la que terminará haciendo que llegue la piedra más lejos.

Energía Cinética y Energía Potencial

Preguntas frecuentes sobre Trabajo y Energía

P.-¿Cuál es la relación que permite obtener la energía cinética traslacional de un objeto?

R.-La relación que permite obtener la energía cinética traslacional es K=1/2mv2, donde m es la masa del cuerpo en movimiento y v es la velocidad a la que el cuerpo en movimiento se traslada.

P.-¿Qué es energía potencial?

R.-La energía potencial de un cuerpo se define como la energía que es capaz de generar un trabajo como consecuencia de la posición del mismo. Este concepto indica que cuando un cuerpo se mueve con relación a cierto nivel de referencia puede acumular energía. Un caso típico es la energía potencial gravitacional la cual se evidencia al levantar un cuerpo a cierta altura, si lo soltamos, la energía potencial gravitacional se liberará convirtiéndose en energía cinética al caer.

P.-¿En qué unidades se expresan las energías cinética y potencial?

R.-Tanto la energía potencial como la energía cinética tienen la misma unidad que es el joule.

P.-¿Qué tipo de energía posee la gasolina?¿Cómo podrías relacionarla con el movimiento de un vehículo que la utiliza?

R.-La gasolina es un cuerpo que posee energía potencial química.
La energía potencial química puede ser asociada al movimiento de un vehículo al notar que la energía potencial química es transformada en energía cinética a través del proceso de combustión interna. Por supuesto, esto se traduce en el movimiento del automóvil.

P.-Explica cómo el trabajo que se efectúa sobre un objeto se convierte en energía potencial gravitacional

R.-Si desplazamos un cuerpo en contra de la dirección del campo gravitacional estaremos efectuando trabajo. Es decir, T=F·d. En esa ecuación "F" es la fuerza necesaria para subir el cuerpo y "d" es la distancia a la que se subió el objeto. Para hacerlo más sencillo debemos recordar que F=m·a, donde a es la aceleración de gravedad "g". Es decir F=m·g. Sustituyendo esa expresión en la ecuación de trabajo tendremos T=F·d, T=(m·g)d, T=m·g·d. Pero la distancia "d" vendrá a ser la altura "h", luego T=m·g·h.