Potencia, trabajo y energía

1. Ing. Edward Ropero
Magister en Gestión,
Aplicación y Desarrollo de
Software

2. Se define como energía aquella capacidad que posee un cuerpo (una
masa) para realizar trabajo luego de ser sometido a una fuerza; es
decir, el trabajo no se puede realizar sin energía. Esta capacidad (la
energía) puede estar dada por la posición de un cuerpo o por la
velocidad del mismo

3. Es la energía que posee un cuerpo (una masa) cuando se encuentra en
posición inmóvil.
La unidad de medida de la energía es la misma del trabajo, el Joule.
Referido a la energía, un Joule es la cantidad de energía necesaria para
levantar un kilogramo masa a una altura de 10 cm de la superficie de la
Tierra.
Otra unidad de energía son
las calorías. Un Joule equivale
a 0,24 calorías.

4. Es la energía que tiene un cuerpo por estar situado a una cierta altura
sobre la superficie terrestre
Ep= mgh = Fh

5. Ejemplo: Un libro de 2 Kg reposa sobre una mesa de 80 cm, medidos desde el piso.
Calcule la energía potencial que posee el libro en relación
a) con el piso
b) con el asiento de una silla, situado a 40 cm del suelo
Solución:
a) m = 2 Kg h = 80 cm = 0,8 m g = 9,8m/s2
Ep= mgh
Ep= 2 Kg * 9,8m/s2 * 0,8 m
Ep= 15,68 J
Respuesta: Respecto al piso (suelo), el libro tiene una energía potencial (Ep) de 15,68
Joules.
b) h = 40 cm = 0,4 m
Ep= 2 Kg * 9,8m/s2 * 0,4 m
Ep= 7,84 J
Respuesta: Respecto a la silla, el libro tiene una energía potencial (Ep) de 7,84 Joules

6. Es la energía que tiene un cuerpo que sufre una deformación. Su valor depende de la
constante de elasticidad del cuerpo (k) y de lo que se ha deformado (x).
Ep= ½ kx2

7. Ejemplo: Calcula la energía potencial elástica de un muelle que se ha estirado 0,25 m
desde su posición inicial. La constante elástica del muelle es de 50 N/m.
Solución:
x = 0,25 m k = 50 N/m Ep = ?
Ep= ½ kx2
Ep= 1/2 . 50 N/m . (0,25) 2 = 1,56 J

8. Es la misma energía potencial que tiene un cuerpo pero que se convierte en cinética
cuando el cuerpo se pone en movimiento (se desplaza a cierta velocidad).
Ec= ½ mv2

9. Ejemplo: Un matero de 0,5 Kg de masa cae desde una ventana (donde estaba en reposo) que se
encuentra a una altura de 4 metros sobre el suelo. Determine con qué velocidad choca en el suelo
si cae.
m = 0,5 Kg h = 4 m g = 9,8 m/s2
Primero debemos calcular la energía del matero, en este caso antes de caer, es decir cuando
estaba en reposo, poseía una energía potencial
Ep= mgh
Ep= 0,5 Kg * 9,8m/s2 * 4 m
Ep= 19,6 J
Debido a que la energía potencial se convierte en cinética, la energía cinética inicial es igual a la
energía potencial, por lo tanto Ep= Ec= 19,6 J
Ec= ½ mv2
19,6 J = ½ 0,5 kg * v2
19,6 J = 0,25kg * v2
19,6 J
0,25kg
= v2
v2 = 78,4 m2/s2
v = 8,85 m/s

10. Hablamos de trabajo cuando una fuerza (expresada en newton) mueve un cuerpo y
libera la energía potencial de este
W = Fd
W = Ecf – Eci

11. Se denomina potencia al cociente entre el trabajo efectuado y el
tiempo empleado para realizarlo. En otras palabras, la potencia es el
ritmo al que el trabajo se realiza.
P =
𝑾
𝒕
=
𝑭.𝒅
𝒕
= Fv
La unidad de potencia se expresa en Watt,
que es igual a 1 Joule por segundo, Watt=
𝑱
𝒔

12. En física, la eficiencia o rendimiento de un proceso o de un
dispositivo es la relación entre la energía útil y la energía invertida.
La parte de la energía que se pierde se disipa al ambiente en forma
de calor
e =
𝑬 𝒊𝒏𝒗𝒆𝒓𝒕𝒊𝒅𝒂
𝑬 𝒖𝒕𝒊𝒍
e =
𝑷 𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒂
𝑷 𝒓𝒆𝒂𝒍