EL PRINCIPIO DE TRABAJO Y ENERGÍA

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS

1. UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS Extensión Latacunga Espe Nombre: Dalila Pazmiño Curso: Física Clásica Docente: Ing. Diego Proaño Carrea: Ing. Software Tema : Principio de trabajo y energía

2. Introducción El problema fundamental de la Mecánica es describir como se moverán los cuerpos si se conocen las fuerzas aplicadas sobre él. La forma de hacerlo es aplicando la segunda Ley de Newton, pero si la fuerza no es constante, es decir la aceleración no es constante, no es fácil determinar la velocidad del cuerpo ni tampoco su posición, por lo que no se estaría resolviendo el problema. Los conceptos de trabajo y energía se fundamentan en las Leyes de Newton, por lo que no se requiere ningún principio físico nuevo. Con el uso de estas dos magnitudes físicas, se tiene un método alternativo para describir el movimiento, espacialmente útil cuando la fuerza no es constante, ya que en estas condiciones la aceleración no es constante y no se pueden usar las ecuaciones de la cinemática anteriormente estudiadas. En este caso se debe usar el proceso matemático de integración para resolver la segunda Ley de Newton. Ejemplos de fuerzas variables son aquellas que varían con la posición, comunes en la naturaleza, como la fuerza gravitacional o las fuerzas elásticas.

3. * El trabajo total a lo largo de la trayectoria entre los puntos A y B es la suma de todos los trabajos infinitesimales = .   Su significado geométrico es el área bajo la representación gráfica de la función que relaciona la componente tangencial de la fuerza  F t,  y el desplazamiento  s . W= las mismas unidades de la energía puesto que el trabajo es la cantidad de joule de energía que puede ser dado o quitado a un objeto o sistema

4. También conocido como principio de trabajo y energía cinética Teorema del trabajo y la energía cinética El uso de la ecuación junto con los principios de la cinemática permiten obtener el método de análisis del Principio trabajo y energía (segunda ley de newton) La ventaja de este método radica en el hecho de que hacen que resulten innecesario la determinación de la aceleración El principio de trabajo y energía relacionará directamente la fuerza , la masa , la velocidad y el desplazamiento   Principio de trabajo y energía

5.   Se ha usado la segunda ley de newton para relacionar la aceleración del centro de masa de un cuerpo con su masa y las fuerzas externas que actúan sobre el Considere una partícula de masa m que se somete a una fuerza F y que se mueve a lo largo de una trayectoria que es rectilínea o curva Al expresar la segunda ley de Newton en términos de las componentes tangenciales de la fuerza y de la aceleración

6. tomamos la ecuación de trabajo neto remplazamos = = = Esta ecuación representa el principio del trabajo y energía para la partícula   Esta se mueve Define la energía cinética final e inicial de la partícula , respectivamente . Estos términos son siempre escalares positivos T = Al arreglar los términos en + = Así , la energía cinética de una partícula en A2 puede obtenerse agregando a su energía cinética en A1 el trabajo realizado durante el desplazamiento de A1 a A2 que lleva a cabo la fuerza F ejercida sobre la partícula . Observe que el principio de trabajo y energía no puede ser utilizado, por ejemplos , para determinar fuerzas dirigidas normalmente a la trayectoria del movimiento ya que estas fuerzas no trabajan sobre la partícula.  

7. Procedimientos de análisis Recordar que el principio solo se utiliza para resolver problemas cinéticos que implican velocidad , fuerza y desplazamiento , ya que esos términos aparecen en la ecuación Trabajo (Diagrama de cuerpo libre) Establecer el sistema coordenado inercial y dibuje un diagrama de cuerpo libre de la partícula para formar una cuenta todas las fuerzas que trabajan sobre está cuando se mueve a lo largo de su trayectoria Principio del trabajo y la energía Aplique la formula + = Una fuerza efectúa trabajo cuando se mueve por un desplazamiento en la dirección de la fuerza El trabajo es positivo cuando la componente de la fuerza tiene la misma dirección que su desplazamiento ; de otra manera es negativo Las fuerzas que son funcionales del desplazamiento deben ser integradas para obtener el trabajo , Gráficamente , el trabajo es igual al área bajo l a curva fuerza-desplazamiento El trabajo de un peso es el producto de la magnitud del peso y el desplazamiento vertical El traba de un resorte es de la forma ; k= rigides del resorte ; s=el alongamiento o comprensión  

8.   Cuando s=3m       Aplicando cinemateca             Ejercicio 1 Por un corto tiempo una grúa levanta la viga como muestra la gráfica 2500 kg , con un fuerza F=  

9. Ejercicio 2 El recipiente A de180 kg que se muestra en la figura parte del reposo en la posición s=0. La fuerza horizontal (en newton), que es ejercida sobre el recipiente por el pistón hidráulico, está dada como una función de la posición s en metros por F=700-150s. El coeficiente de fricción cinética entre el recipiente y el piso es de Uk=0.26 . ¿Cuál es la velocidad del recipiente cuando esté ha alcanzado la posición s=1 ?                    

10. Bedford,A.,Fowler W (2004). Mecánica para ingeniería dinamica . Lugar de publicación : México : Pearson Educación , edición decima Cornweel (2010). Mecanica Vectorial para ingenieros dinámica . Lugar de publicación : México, D. F. Referencias bibliográficas