Física ENSIVO FULL INT
Clase: “Trabajo y Energía I”
MATERIALES NECESARIOS 1. Guía “Trabajo y Energía I” 2. Libro de Ciencias/ Plan Común/ Física/ Capítulo Nº 3. De este capítulo, utilizaremos desde la página 76 hasta la página 86.
Objetivos Al término de la unidad, usted deberá: 1. Comprender el concepto de trabajo mecánico. 2. Comprender el concepto de potencia mecánica. 3. Aplicar las ecuaciones de trabajo y potencia a la resolución de problemas.
¿Qué entendemos por trabajo? Habitualmente hablamos del trabajo, como algo que nos cuesta, algo que esta relacionado con un esfuerzo y un gasto de energía.
En física, somos un poco más restrictivos, y comprendemos que hay trabajo cuando se aplica una fuerza y esta a su vez provoca desplazamiento, por ejemplo el titán Atlas, condenado por Zeus a cargar con el peso de llevar los cielos sobre sus hombros, no realiza trabajo mecánico. ¿por qué?
Fuente: ing.puc.cl/~jjbarana/
TRABAJO MECÁNICO Si un cuerpo experimenta un desplazamiento por la acción de una fuerza externa, se dice que esa fuerza ha realizado un trabajo mecánico
W = F• d W = F ⋅ d ⋅ cosθ Unidades para trabajo S.I.= Joule = (N · m) C.G.S.=Ergios =(dina· cm)
d
F
RELACIÓN ENTRE LA FUERZA Y EL TRABAJO F
F
RELACIÓN ENTRE LA FUERZA Y EL TRABAJO
F F D
GUÍA “Trabajo y Energía I” EJERCICIO Nº 15 Respecto a la siguiente figura, se puede afirmar que el trabajo realizado por las fuerzas F1, F2 y F3: I) WF1 < 0 II) WF2 = 0 III) WF3 > 0 Es (o son) correcta(s) A) Sólo II. B) Sólo III. C) Sólo I y II. D) Sólo II y III. E) I, II y III.
E Aplicación
GUÍA “Trabajo y Energía I” EJERCICIO Nº 2 Usted está a la entrada del preuniversitario con una mochila de 1,5 [kg], va a almorzar a su casa que está a una distancia de 1.000 [m] y vuelve al mismo punto. Determine el trabajo realizado por la mochila.
A) 0 [J] B) 1.500 [J] C) 3.000 [J] D) 15.000 [J] E) 30.000 [J]
A Conocimiento
GUÍA “Trabajo y Energía I” EJERCICIO Nº 5 Un niño camina junto a su hermano en bicicleta. Si en cierto momento el niño aplica una fuerza constante de 2,5 [N] para impulsar a su hermano, una vez que éste ha recorrido 5 [m], dicha fuerza habrá efectuado un trabajo mecánico igual a: A) 5 [J] B) 7,5 [J] C) 12,5 [J] D) 20 [J] E) 25 [J]
C
Comprensión
INTERPRETACIÓN DE GRÁFICA
W En un gráfico Fuerza versus distancia F/d, el área bajo la curva representa el trabajo realizado por la fuerza.
GUÍA “Trabajo y Energía I” EJERCICIO Nº 4 Un móvil se desplaza producto de una fuerza variable, tal como lo indica el gráfico adjunto. Cuando ha recorrido 4 metros, ¿cuál es el trabajo realizado por la fuerza? A) 2 (J) B) 12 (J) C) 16 (J) D) 30 (J) E) 32 (J)
D Análisis
POTENCIA MECÁNICA Para medir la rapidez con que se realiza el trabajo, se define la potencia
P=
trabajo realizado por la fuerza tiempo empleado
W P= t W F·d P= = ⇒ P = F·V t t
Unidad para Potencia S.I.= Joule/segundo = Watt
GUÍA “Trabajo y Energía I” EJERCICIO Nº 13 Con respecto a la Potencia se afirma que I.
se puede determinar mediante el producto entre la fuerza aplicada en la dirección del desplazamiento y la rapidez media. II. la unidad para medir potencia en el sistema cegesimal (C.G.S.) es el watt. III. se define como la rapidez para realizar trabajo. A) Sólo II. B) Sólo III. C) Sólo II y III. D) Sólo I y III. E) I, II y III.
D Conocimiento
GUÍA “Trabajo y Energía I” EJERCICIO Nº 1 Una persona arrastra una caja de 60 [kg] a lo largo de 10 [m] con una fuerza de 240 [N]. Luego lo levanta hasta un camión cuya plataforma está a 0,80 [m] de altura. Si el proceso tomó 2 minutos, entonces el trabajo total y la potencia desarrollada por la persona son respectivamente: A) 1.500 [J] y 3 [W] B) 2.000 [J] y 6 [W] C) 2.400 [J] y 12 [W] D) 2.880 [J] y 24 [W] E) 3.200 [J] y 36 [W]
D Aplicación
GUÍA “Trabajo y Energía I” EJERCICIO Nº 6 En una competencia, un hombre levanta una pesa de 140 [kg] de masa desde el piso hasta cierta altura. Si se sabe que el competidor realizó un trabajo de 2.800 [J], ¿cuál es la altura a la que llegó con la pesa? A) 2 [m] B) 4 [m] C) 12 [m] D) 16 [m] E) 20 [m]
A Aplicación
Respuesta de la guía PREGUNTA
ALTERNATIVA
HABILIDAD
1
D
Aplicación
2
A
Conocimiento
3
A
Comprensión
4
D
Análisis
5
C
Comprensión
6
A
Aplicación
7
E
Aplicación
8
D
Análisis
9
D
Análisis
10
D
Aplicación
Respuesta de la guía PREGUNTA
ALTERNATIVA
HABILIDAD
11
D
Aplicación
12
E
Aplicación
13
D
Conocimiento
14
E
Aplicación
15
E
Aplicación
16
E
Aplicación
17
E
Conocimiento
18
D
Aplicación
19
B
Comprensión
20
A
Comprensión
¿QUÉ APRENDÍ?
• • •
A calcular el trabajo mecánico. A calcular la potencia mecánica. A aplicar las ecuaciones de trabajo y potencia a la resolución de problemas.
Equipo Editorial:
María José Yáñez Álvaro Herrera
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