La Energía

La energía se puede manifestar de muy diversas formas: Energía térmica, eléctrica, muscular, potencial, química, cinética, eléctrica, nuclear, etc.

La importancia de la energía es evidente, por ello la humanidad ha ido ingeniando inventos a lo largo de la historia para su utilización de forma eficiente.

“La energía es la capacidad que tienen los cuerpos para producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. Que en otras palabras se puede decir que la energía es la capacidad para generar trabajo.”

La energía cinética

La energía cinética es la energía que tienen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento. Su valor depende de la masa del cuerpo (m) y de su velocidad (v).

Su fórmula es:

Ec= ½.m.v²

Energía potencial

Es la energía que tienen los cuerpos por ocupar una determinada posición. Podemos hablar de energía potencial gravitatoria y de energía potencial elástica.

La energía potencial gravitatoria es la energía que tiene un cuerpo por estar situado a una cierta altura sobre la superficie terrestre. Su valor depende de la masa del cuerpo (m), de la gravedad (g) y de la altura sobre la superficie (h).

Su fórmula es:

Ep= m.g.h

fuente:
http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/impresos/quincena6.pdf

POTENCIA

En la vida cotidiana, interesa saber no sólo el trabajo que se pueda efectuar, sino también la rapidez con que se realiza.

Se define potencia como la rapidez a la cual se efectúa trabajo.

Potencia = A/t = trabajo/tiempo 

Potencia = f.d/t       por lo tanto

potencia = f.v  ya que  d/t = v 

En el Sistema Internacional la potencia se expresa en
Joules por segundo, unidad a la que se le da el nombre
Watt (W), 1 W = 1J/s.

Para potencias elevadas se usa el caballo de fuerza, abreviado hp, que equivale a 740 Watts.

1 hp = 740 watts

TRABAJO, POTENCIA Y ENERGIA

El concepto más importante que se puede tratar en las ciencia es el de la Energía , que unida a la materia forman el Universo. Pero no se puede hablar de Energía si no se conoce  que es el Trabajo (Física) y por ende la Potencia.

TRABAJO

Se podría decir que el trabajo es la fuerza que se aplica a un objeto durante una distancia determinada, por lo tanto se afirmar que :

Que se ejerza una fuerza.
Que la fuerza se realice a lo largo de un desplazamiento , que no sea perpendicular a la fuerza.
Cuando la Fuerza que se realiza tiene la misma direccion y sentido que el desplazamiento, el trabajo es positivo
Es decir.... el trabajo se puede calcular con la siguiente fórmula:

A = F. Cos&.d         donde:

A es el Trabajo realizado
F es la fuerza
& ángulo (si existe)
d es la distancia

http://www.youtube.com/watch?v=SrXsIvIisyw

CONDICIONES DE EQUILIBRIO

EJEMPLOS Y EJERCICIOS

http://genesis.uag.mx/edmedia/material/fisica/leyesnewton2.htm

Este link permitirá poner en práctica todo lo entendido acerca de las leyes del movimiento.

http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/Dinamica/labdinamica.htm

DINÁMICA

Es parte de la física que estudia al movimiento analizando las causas que lo producen.

Para el estudio y el entendimiento de la Dinámica es necesario conocer los siguientes conceptos:

FUERZA:  Una fuerza es algo que produce un cambio en el estado de movimiento o reposo que pueda tener un cuerpo, Es decir si esta en movimiento puede detenerlo o mantenerlo en movimiento y si está quieto lo puede mover.

MASA:                La masa de un cuerpo es la cantidad de materia que los cuerpos tienen, cuanto más masa tiene un cuerpo más difícil es empezar a moverlo (acelerarlo) o detenerlo si es el caso.

ACELERACIÓN:       Es una cantidad que indica que tan rápido aumenta o disminuye la velocidad, entonces si un cuerpo u objeto se acelera  5m/s²  quiere decir que su velocidad aumenta 5m/s en cada segundo.

PESO:                 El peso es la fuerza con la que los cuerpos son atraídos hacia el suelo, es decir el peso depende del campo gravitatorio que se encuentre ese momento.

LEYES DE NEWTON

Se denomina Leyes de Newton a tres leyes concernientes al movimiento de los cuerpos. La formulación matemática fue publicada por Isaac Newton en 1687 en su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.

1ª Ley de Newton o ley de la inercia:

(INERCIA: Es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en reposo o en movimiento.)

“Un cuerpo permanecerá en un estado de reposo o de movimiento uniforme, a menos de que una fuerza externa actúe sobre él.”

2ª Ley de Newton: (ejemplo)

Siempre que una fuerza actúe sobre un cuerpo produce una aceleración en la dirección de la fuerza que es directamente proporcional a la fuerza pero inversamente proporcional a la masa.

La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:

F = m a

La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s², o sea,

1 N = 1 Kg · 1 m/s2

3ª Ley de Newton: (ejemplo)

A toda acción corresponde una reacción en igual magnitud y dirección pero de sentido opuesto.

Tal como comentamos en al principio de la Segunda ley de Newton las fuerzas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.

Esta página te permitirá darte una idea de que tanto sabes de Cinemática.

http://www.santamariadelpilar.es/departamentos/fisica%20y%20quimica/Hot%20Potatoes/Indicecinematicaweb.htm

Si haces click en este enlace podras ver de manera gráfica y animada  al movimiento parabólico en acción.

http://www.educaplus.org/movi/4_3tparabolico.html

Realiza estos ejercicios para evaluar tu comprensión acerca del tema.

Problema n° 1) Se lanza un proyectil con una velocidad inicial de 200 m/s y una inclinación, sobre la horizontal, de 30°. Suponiendo despreciable la pérdida de velocidad con el aire, calcular:

a) ¿Cuál es la altura máxima que alcanza la bala?.

b) ¿A qué distancia del lanzamiento alcanza la altura máxima?.

c) ¿A qué distancia del lanzamiento cae el proyectil?.

Respuesta: a) 509,68 m

b) 1.732,05 m

c) 3.464,1 m

Problema n° 2) Se dispone de un cañón que forma un ángulo de 60° con la horizontal. El objetivo se encuentra en lo alto de una torre de 26 m de altura y a 200 m del cañón. Determinar:

a) ¿Con qué velocidad debe salir el proyectil?.

b) Con la misma velocidad inicial ¿desde que otra posición se podría haber disparado?.

Respuesta: a) 49,46 m/s

b) 17 m

Problema n° 3) Un chico patea una pelota contra un arco con una velocidad inicial de 13 m/s y con un ángulo de 45° respecto del campo, el arco se encuentra a 13 m. Determinar:

a) ¿Qué tiempo transcurre desde que patea hasta que la pelota llega al arco?.

b) ¿Convierte el gol?, ¿por qué?.

c) ¿A qué distancia del arco picaría por primera vez?.

Respuesta: a) 1,41 s

b) No

c) 17,18 m

Problema n° 4) Sobre un plano inclinado que tiene un ángulo α = 30°, se dispara un proyectil con una velocidad inicial de 50 m/s y formando un ángulo β = 60° con la horizontal. Calcular en que punto del plano inclinado pegará.

Respuesta: 165,99 m

Problema n° 5) Un cañón que forma un ángulo de 45° con la horizontal, lanza un proyectil a 20 m/s, a 20 m de este se encuentra un muro de 21 m de altura. Determinar:

a) ¿A qué altura del muro hace impacto el proyectil?.

b) ¿Qué altura máxima logrará el proyectil?.

c) ¿Qué alcance tendrá?.

d) ¿Cuánto tiempo transcurrirá entre el disparo y el impacto en el muro?.

Respuesta: a) 9,75 m

b) 10,2 m

c) 40,82 m

d) 1,41 s

Problema n° 6) Un mortero dispara sus proyectiles con una velocidad inicial de 800 km/h, ¿qué inclinación debe tener el mortero para que alcance un objetivo ubicado a 4000 m de este?.

Respuesta: 26° 16´ 16"

Responder el siguiente cuestionario:

Pregunta n° 1) En el tiro parabólico ¿qué tipo de movimiento se manifiesta en el eje "x"?.

Pregunta n° 2) En el tiro parabólico ¿qué tipo de movimiento se manifiesta en el eje "y"?.

Pregunta n° 3) ¿En qué posición es nula la velocidad en el eje "y"?.

MOVIMIENTO PARABÓLICO

El movimiento  parabólico, es un movimiento en dos dimensiones tanto el eje x como el eje y. También se lo conoce como lanzamiento de proyectiles o tiro oblicuo.

En este tipo de movimiento, en el eje ( x ) no existe aceleración por lo tanto es un MRU (movimiento rectilíneo uniforme.) y  en el eje ( y) existe aceleración ya que el objeto por estar en el aire está sujeto a la aceleración producida por la fuerza de gravedad,(10 m/s²⁾.

La velocidad existe tanto en el eje ( x ) como el( y )  , y dependerá del ángulo de inclinación con que es arrojado el objeto.

Representación gráfica del movimiento parabólico

El tiro parabólico tiene las siguientes características:

• Conociendo la velocidad de salida (inicial), el ángulo de inclinación inicial y la diferencia de alturas (entre salida y llegada) se conocerá toda la trayectoria.
• Los ángulos de salida y llegada son iguales.
• La mayor distancia cubierta (alcance) se logra con ángulo de salida de 45º.
• Para lograr la mayor distancia el factor más importante es la velocidad.
• Se puede analizar el movimiento en vertical independientemente del horizontal.

Las fórmulas de movimiento parabólico:

Las fórmulas que se utiliza en este tipo de movimiento son las que se utilizan el , MRU, MRUV(Tiro Vertical, Caída Libre) en las cuales si se puede y se requiera se deben realizar despejes de variables según lo requiera el ejercicio o problema que se esté resolviendo.ejm:

Fórmula  para la distancia horizontal recorrida:

d = Vx.t     La velocidad en x se mantiene constante porque es MRU.

Se puede calcular el tiempo de vuelo despejando t, así. t = d/ Vx

Fórmula para la altura máxima:

h= h₀₊ V_y t- 1/2g.t²       h_.  Corresponde a la altura máxima que alcanza el cuerpo, h₀ la altura inicial desde donde se arroja el objeto. t es el tiempo que se mantiene en el aire, V_y es la velocidad inicial, y  g es la gravedad 10 m/s². O también se puede utilizar la fórmula Vf² = Vo²-2gh  donde   h = Vo²/2g

La fórmula del movimiento parabólico para la velocidad según el eje  es la siguiente:

V_y= V₀. Senα                          V_x= V₀. Cosα             

Es importante destacar que el tiempo es el mismo para las dos direcciones.

Test de Práctica
hacer click en el siguiente enlace para acceder al test.

http://www.creartest.com/hacertests-82499-Cinematica.php

EJERCICIOS

Problema n° 1) Se lanza un cuerpo verticalmente hacia abajo con una velocidad inicial de 7 m/s.

a) ¿Cuál será su velocidad luego de haber descendido 3 s?.

b) ¿Qué distancia habrá descendido en esos 3 s?.

c) ¿Cuál será su velocidad después de haber descendido 14 m?.

d) Si el cuerpo se lanzó desde una altura de 200 m, ¿en cuánto tiempo alcanzará el suelo?.

e) ¿Con qué velocidad lo hará?.

Problema n° 2) Se lanza un cuerpo verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial de 100 m/s, luego de 4 s de efectuado el lanzamiento su velocidad es de 60 m/s.
a) ¿Cuál es la altura máxima alcanzada?.
b) ¿En qué tiempo recorre el móvil esa distancia?.
c) ¿Cuánto tarda en volver al punto de partida desde que se lo lanzo?.
d) ¿Cuánto tarda en alcanzar alturas de 300 m y 600 m?.

Problema n° 3) Desde un 5° piso de un edificio se arroja una piedra verticalmente hacia arriba con una velocidad de 90 km/h, ¿cuánto tardará en llegar a la altura máxima?.

Problema n° 4) Un auto choca a 60 km/h contra una pared sólida, ¿desde qué altura habría que dejarlo caer para producir el mismo efecto?.

Problema n° 5) Se lanza una pelota hacia arriba y se recoge a los 2 s, calcular:
a) ¿Con qué velocidad fue lanzada?.
b) ¿Qué altura alcanzó?.
Problema n° 6) Se lanza una pelota de tenis hacia abajo desde una torre con una velocidad de 5 m/s.
a) ¿Qué velocidad tendrá la pelota al cabo de 7 s?.
b) ¿Qué espacio habrá recorrido en ese tiempo?.

TIRO VERTICAL

Es un movimiento sujeto a la aceleración gravitacional, solo que ahora es la aceleración la que se opone al movimiento inicial del objeto. El tiro vertical comprende subida y bajada de los cuerpos u objetos.

CARACTERISTICAS GENERALES:

• Nunca la velocidad inicial es cero.
• La velocidad cuando el objeto se encuentre en la altura máxima es cero
• Cuando el objeto está de subida la velocidad es positiva, cuando comienza el descenso la velocidad es negativa.
• La velocidad de subida es igual a la de bajada .
• El tiempo de vuelo es la suma del tiempo de subida y el tiempo de bajada.

FORMULAS

Vf=Vo-gt

       

Vf²= Vo²-2gh

h=Vot-1/2gt²

Un Test de autoevaluación que te permitirá saber que tanto sabes acerca del tema.
Hacer click en el siguiente enlace:

http://www.creartest.com/hacertests-39912-Fisica.php?test=39912

Que pasaría si no se abre el paracaidas?
Excelente Caida Libre

CAIDA LIBRE

Se dice que un cuerpo se mueve en “caída libre”; cuando sobre él actúa únicamente la fuerza de atracción gravitacional. Es un movimiento rectilíneo en dirección vertical (eje "Y")  con aceleración constante.La aceleración que actúa sobre los cuerpos es la de gravedad representada por la letra g.

 Sus valores son.

g=9.81 m/s2    SI.                  g=981 cm/s2           g=32.16 ft/s2    S. Inglés.

FÓRMULAS DE CAIDA LIBRE:

Vf= Vo +gt

Vf²= Vo2 +2gh

       h=Vo t + g t² /2
           t=√(2d/g)

La aceleración que adquiere un cuerpo en caída libre depende del lugar donde se encuentre

Fuente:  http://www.slideshare.net/excel2mil/caidalibrecuerpos

 Fuente: www.youtube.com

EL MRUV

El movimiento rectilíneo uniformemente variado presenta tres características fundamentales:

1. La aceleración  sobre la partícula es constante.
2. La velocidad varía linealmente respecto del tiempo.
3. La posición varía según una relación cuadrática respecto del tiempo.

ECUACIONES

Existen 5 fórmulas básicas para este tipo de movimiento. En cada fórmula aparecen cuatro magnitudes y en cada fórmula no aparece una magnitud física. Así por ejemplo en la 1ra fórmula no interviene la distancia d. En la 2da no aparece la velocidad final V_f. En la 3ra no aparece la velocidad inicial V_o. En la 4ta no aparece el tiempo t y en la 5ta no aparece la aceleración a.

Vo	:	Velocidad Inicial (m/s)
Vf	:	Velocidad Final (m/s)
a	:	Aceleración (m/s2)
t	:	Intervalo de Tiempo (s)
d	:	Distancia (m)

En estas fórmulas la aceleración a tendrá signo positivo cuando el valor de la velocidad aumenta y signo negativo cuando disminuye.

Fuente: http://www.didactika.com/fisica