01) Trabajo Mecánico.pdf

Ingenieria en Mecanica

1. Trabajo Mecánico
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FÍSICAS
CFIS 332 MECANICA
PROFESOR RODRIGO VERGARA ROJAS

2. Energía
•El concepto de energía es uno de los más
importantes de toda la física. Sin embargo,
tambiénesunodelosmásdifícilesdeexplicar
•Estransversalatodaslasramasdelafísica
–MecánicaTrabajoMecánico
–ElectromagnetismoSedisipaenResistencias
–TermodinámicaCalor
•Hay energíaen las personas, los lugares y las
cosas,ysóloobservamossusefectoscuandoalgo
estásucediendo.

3. Trabajo Mecánico
•En mecánica, se dice que un cuerpo tiene
energía cuando es capaz de realizar trabajo
mecánico.
•Un agente A (hombre, máquina, etc) realiza
un trabajo mecánico sobre un cuerpo B
cuandoescapazdeprovocarmovimientoen
Balaplicarleunafuerza
–Elloimplicavencerlaresistencia(inercia)deB
alolargodeuncamino.
•Los factores que intervienen en el trabajo
mecánicosobreunobjetosondos:
–Aplicacióndeunafuerzasobreelobjeto
–Movimientodelobjetodebidoalafuerza
No hay trabajo
Hay trabajo

4. Trabajo Mecánico: Caso I
r⃗
Trabajo
Positivo
Vector fuerza paralelo (igual
dirección y sentido) al vector
desplazamiento

5. Trabajo Mecánico: Caso II
Trabajo
Nulo
r⃗ = 0
Vector desplazamiento nulo
(reposo)
F

r = 0


6. Trabajo Mecánico: Caso III
Trabajo
Nulo
r⃗
Vector fuerza perpendicular al
vector desplazamiento

7. Trabajo Mecánico: Caso IV
Trabajo
Negativo
r⃗
Vector fuerza antiparalelo(igual
dirección y sentido opuesto) al
vector desplazamiento

8. Trabajo Mecánico: Caso General
Componente de la fuerza
perpendicular al desplazamiento
Componente de la fuerza
paralela al desplazamiento
Trabajo de la
componente
paralela
Caso I
Trabajo de la
componente
perpendicular
Caso III
•Caso I = 0º
•Caso III = 90º
•Caso IV = 180º

9. Trabajo Mecánico
a
M
Mg
N
F
1
F
2
Realiza
Trabajo
Positivo
No Realiza
Trabajo
Realiza
Trabajo
Negativo
No Realiza
Trabajo
Sentido del movimiento del cuerpo.

10. Trabajo Mecánico:
Caso General
•Uncuerposedesplazaenla
trayectoria indicada en la
figura, desde el punto 1
hastaelpunto2.
•En un diferencial de
trayectoria, se aplica
unafuerza.Ladiferencial
detrabajoserá:
•Integrandoentrelos
puntos1y2,sellega
a:

11. Trabajo como área bajo la curva
•El área bajo la curva de la gráfica de la
componente de la fuerza paralela al
desplazamiento versus distancia para el
movimientodeuncuerpoesigualaltrabajo
realizadoporesafuerzasobreelcuerpo.
•Para fuerzas en la misma dirección del
desplazamiento,eláreabajolacurvadela
gráfica fuerza vs distancia para el
movimientodeuncuerpoesigualaltrabajo
realizadoporesafuerzasobreelcuerpo.
•Hayquetenerencuentaquelasáreastienen
signodependiendosiestánporsobre(+)o
pordebajo(-)delejeF=0

12. Trabajo como área bajo la curva

13. Unidades de Trabajo
•Joule (sistema MKS)
–Símbolo: J
•Ergio (Sistema CGS)
–Símbolo: erg

14. Trabajo de Normal y Peso
Plano Horizontal

15. Trabajo de Normal y Peso
Plano Inclinado –Cuerpo Sube
??????
Componente del peso
paralela al
desplazamiento
Tiene sentido opuesto al
desplazamiento

16. Trabajo de Normal y Peso
Plano Inclinado –Cuerpo Baja
?????? Componente del peso
paralela al
desplazamiento
Tiene el mismo sentido
del desplazamiento

17. Trabajo de Normal y Peso
Ascensor Vertical
Ascensor
Sube
Ascensor
Baja

18. Trabajo de la Fuerza de Roce
•Pordefinición,la
fuerza de roce
cinéticaseopone
almovimiento.
•Luego,eltrabajodela fuerzaderoce es
negativopordefinición.

19. Trabajo de la Fuerza
Elástica
•Entre (a) y (b) el resortese estira y la fuerza
tiendeaestirarloTrabajopositivo
•Entre (b) y (c) el resorte se estira y la fuerza
tiendeacomprimirloTrabajonegativo
•Entre (c) y (d) el resorte se comprime y la
fuerza tiende a comprimirloTrabajo
positivo
•Entre (d) y (e) el resorte se comprime y la
fuerzatiendeaestirarloTrabajonegativo
•Recordarque:
–Si el resorte está estirado, surgirá
una fuerza interna que lo
comprimirá
–Si el resorte está comprimido,
surgirá una fuerza interna que lo
estirará
•Cuandoelsistemaseacercaasuposiciónde
equilibrio (resorte en su largo natural), el
trabajodelresorteespositivo.
•Cuandoelsistemasealejadesuposiciónde
equilibrio,eltrabajodelresorteesnegativo.

20. Trabajo de la Fuerza Elástica
•Paraunresorteidealqueobedecea
la Ley de Hooke, el trabajo total
ejercidoporelresorteparairdesde
un estiramiento (compresión) x
1a
unestiramiento(compresión)x
2se
puedeobtenerapartirdeláreabajo
lacurvadelgráficoFv/sx
x
Fres
x1x2
-k·x1
-k·x2

21. Ejercicio

22. Ejercicio

23. Ejercicio

24. Videos PROFIS UNAB
•ListadeReproducciónCFIS332/CFISA332:
Trabajo y Energía:
https://www.youtube.com/playlist?list=PLnA7
OD6pPVGydKbB87tAyC7gOpz3OSf0M