Trabajo y Potencia

Focaliza conceptos y fórmulas importantes para desempeñar de manera asertiva diversos problemas acerca de trabajo y potencia.

1. Trabajo y potencia Luana Del Carmen Guevara Cardoza Primer año de Bachillerato

2. ¿QUE ES TRABAJO? se dice que una fuerza realiza un trabajo cuando hay un desplazamiento de su punto de aplicación en la dirección de dicha fuerza. El trabajo de la fuerza sobre ese cuerpo será equivalente a la energía necesaria para desplazarlo . Al aplicar fuerza se libera y se transfiere energía potencial a ese cuerpo y se vence una resistencia. ¿Qué es fuerza? Es todo aquello que modifica el estado de movimiento de un cuerpo.

3. Por ejemplo, levantar una pelota del suelo implica realizar un trabajo ya que se aplica fuerza a un objeto, se desplaza de un punto a otro y el objeto sufre una modificación a través del movimiento. Por tanto, en física solo se puede hablar de trabajo cuando existe una fuerza que al ser aplicada a un cuerpo permite que éste se desplace hacia la dirección de la fuerza.

4. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra W (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidades Ergio : es el trabajo efectuado por la fuerza de una DINA, cuando el punto material a que se le aplica , se desplaza un centímetro Julio : es el trabajo efectuado por la fuerza de un Newton, cuando el punto material a que se le aplica, se desplaza un metro

5. Mientras se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce una transferencia de energía al mismo, por lo que puede decirse que el trabajo es energía en movimiento.

6. La formula que nos sirve, para saber el trabajo realizado, cuando la fuerza tiene la dirección del movimiento es: W= (F)•(d) → El trabajo (W) realizado es igual al producto de la fuerza (F) por la distancia (d) aplicada.

7. En el caso de que la fuerza aplicada tenga una inclinación α con respecto al movimiento, el trabajo se expresaría: W = (F)•(d) • cos α

8. El trabajo es positivo si la fuerza se aplica en el mismo sentido que se realiza el desplazamiento y negativo si se opone a él. El trabajo es nulo si no hay desplazamiento. Una persona puede ejercer toda la fuerza que quiera contra una pared, hasta agotarse. Si la pared no se mueve, no ha realizado trabajo alguno.

9. El trabajo es una cantidad escalar, con signo. No se realiza trabajo si se ejerce una fuerza pero no se produce desplazamiento. Una fuerza perpendicular al desplazamiento no realiza trabajo alguno.

10. TRABAJO DE FUERZAS CONSTANTES La fuerza constante genera trabajo cuando, aplicada a un cuerpo, lo desplaza a lo largo de una determinada distancia. Mientras se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce una transferencia de energía al mismo, por lo que puede decirse que el trabajo es energía en movimiento. Por otra parte, si una fuerza constante no produce movimiento, no se realiza trabajo. Cuando la fuerza tiene la dirección de movimiento W = FS Fuerza constante en dirección del desplazamiento rectilíneo do por la fuerza. W: Trabajo realiza

11. ¿QUE ES LA POTENCIA? Potencia es una magnitud directamente proporcional al trabajo, e inversamente proporcional al tiempo correspondiente . La potencia de un mecanismo es un concepto muy importante pues en un motor, por ejemplo lo que interesa no es la cantidad total de trabajo que puede hacer hasta que se descomponga sino la rapidez con la que pueda entregar el trabajo ósea el trabajo que puede hacer en cada unidad de tiempo, que es precisamente la potencia.

12. La capacidad de medir con precisión la potencia fue una de las habilidades claves que permitió a los primeros ingenieros desarrollar los motores de vapor, lo que condujo a la Revolución Industrial. Sigue siendo esencial para la comprensión de cómo hacer mejor uso de los recursos energéticos que movilizan al mundo moderno.

13. Entonces podemos decir que la potencia es la relación entre el trabajo que realiza un cuerpo y el tiempo que se demora en hacerlo .

14. ¿Cómo medimos la potencia? La unidad estándar para medir la potencia es el watt, que tiene el símbolo, W. Su nombre se debe al inventor y empresario escocés James Watt. Probablemente te has encontrado la palabra "watts" a menudo en la vida cotidiana. La potencia de equipos eléctricos tales como bombillas o estéreos se anuncia generalmente en watts.

15. Por definición, un watt es igual a un joule de trabajo realizado por segundo. Así que, si P representa la potencia en watts, ΔE es el cambio de energía (número de joules) y Δt, t es el tiempo medido en segundos, entonces: P= ΔE​/ Δt

16. La potencia relaciona el trabajo que es capaz de realizar una maquina y el tiempo empleado. Se aplica a cualquier proceso de transferencia energética. Así por ejemplo también podemos hablar de la potencia grúa para elevar una carga, como el trabajo desarrollado por el montacargas en la unidad de tiempo.

17. TIPOS DE POTENCIA Existen los siguientes tipos de potencia: Potencia mecánica. Aquella que se deriva de la aplicación de una fuerza sobre un sólido rígido, o bien un sólido deformable. Potencia eléctrica. En lugar de trabajo, se refiere a la cantidad de energía transmitida por unidad de tiempo en un sistema o circuito. Potencia calorífica. Se refiere a la cantidad de calor que un cuerpo libera al medio ambiente por unidad de tiempo. Potencia sonora. Se entiende como la cantidad de energía que una onda sonora transporta por unidad de tiempo a través de una superficie determinada.

18. FÓRMULAS DE POTENCIA La potencia se calcula, en términos generales, de acuerdo a la fórmula siguiente: P = ΔE/ Δt Potencia mecánica: P(t) = F.v, aunque si existe una rotación del sólido y las fuerzas aplicadas alteran su velocidad angular, utilizaremos P(t) = F.v + M.ω en su lugar. F y M serán la fuerza resultante y el momento resultante, respectivamente; mientras que V y ω serán la velocidad del punto sobre el cual se calculó la resultante, y la velocidad angular del cuerpo.

19. Potencia eléctrica: P(t) = I(t). V(t), donde I es la corriente circulando, medida en amperios, y V es la diferencia de potencial (la caída de voltaje) medida en voltios. En caso de que se trate de una resistencia en lugar de un conductor de electricidad, la fórmula a emplear será P = I2R = V2/R, donde R es la resistencia del material, medida en ohmios.

20. Potencia calorífica. P = E/t, donde E es la energía calórica proporcionada, medida en julios (J). Nótese cómo ello es indiferente a los grados de calor. Potencia sonora. PS = ʃIs dS, donde Is es la intensidad sonora y dS el elemento alcanzado por la onda.

21. Ejercicio 1. Si un motor funciona durante 482 s ha realizado un trabajo de 1 440J. ¿Cuál ha sido la potencia desarrollada por el motor?