CONTENIDOS
3.1 Introducción
3.2 Trabajo y potencia
3.3 Energía cinética. Teorema de la energía
cinética
3.4 Fuerzas conservativas. Energía potencial
3.5 Conservación de la energía mecánica
3.6 Choques
BIBLIOGRAFÍA
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Iberoamericana, Wilmington, 1995). Cap. 9.
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(1988).
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1991). Caps. 8 y 9.
González, C. F., Fundamentos de Mecánica
(Reverté, Barcelona, 2009). Cap. 5.
Tema 3. Trabajo y energía
En este tema se tratan dos de los conceptos más importantes de la Física, “trabajo” y
“energía”, y que irán apareciendo en todos los temas del programa de la asignatura
La importancia del concepto de energía surge de la ley de conservación de la
energía: la energía es una cantidad que se puede convertir de un tipo de energía a
otro, pero no puede crearse ni destruirse.
En primer se define el trabajo realizado por una fuerza, tanto en el caso en el que la
fuerza es constante y el movimiento rectilíneo como en el caso general de fuerza
variable y movimiento curvilíneo general. Otro concepto importante es la potencia,
que no es otra cosa que la rapidez con la que se realiza trabajo. El concepto de
trabajo permite, a su vez, definir la energía cinética y obtener el teorema de la
energía cinética que indica que el trabajo efectuado por la fuerza neta sobre una
partícula es igual al cambio de la energía cinética de la partícula. Es importante
señalar que la energía cinética es la energía que tiene un objeto debido a su
movimiento y que al estar moviéndose es capaz de producir un trabajo modificando
su energía cinética.
A continuación se estudian las fuerzas conservativas y no conservativas y se
introduce la energía potencial, que no está asociada al movimiento de una partícula
sino, como en el caso de una fuerza gravitatoria, está asociada con la posición de la
partícula en el campo gravitatorio. Otro ejemplo de energía potencial de interés es la
energía potencial elástica. Para el caso de fuerzas conservativas se introduce el
principio de conservación de la energía mecánica, que es una de las leyes
fundamentales de la naturaleza. Es importante señalar que cuando un sistema
realiza trabajo sobre otro, se transfiere energía entre los dos sistemas, que existen
muchas formas de energía y que si la energía de un sistema se conserva, su energía
total no cambia aunque parte de ella puede que cambie de forma o naturaleza,
pasando de un tipo a otro. La generalización de la ley de conservación de la energía
cuando sobre el sistema actúa también fuerzas no conservativas -para las que no
existe una energía potencial- es inmediata.
Resulta importante indicar que una forma de transferir energía (absorbida o cedida)
de un sistema es intercambiar trabajo con el exterior. Si está es la única fuente de
energía transferida (la energía también puede transferirse también cuando hay un
intercambio de calor entre un sistema y sus alrededores debido a una diferencia de
temperatura, como se verá en el tema “Calor y temperatura”), la ley de conservación
de la energía se expresa diciendo que el trabajo realizado sobre el sistema por las
fuerzas externas es igual a la variación experimentada por la energía total del
sistema. Éste es el teorema trabajo-energía y es un instrumento poderoso para
estudiar una amplia variedad de sistemas.
El último apartado del tema finaliza se centra el estudio de los choques, tanto
elásticos como inelásticos.
GRADO EN INGENIERÍA EN SONIDO E IMAGEN!FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INGENIERÍA I
AUGUSTO BELÉNDEZ VÁZQUEZ DEPARTAMENTO DE FÍSICA, INGENIERÍA DE SISTEMAS Y TEORÍA DE LA SEÑAL UNIVERSIDAD DE ALICANTE