Explica el tema de potencia, trabajo, energía y máquinas simples

1. Trabajo, potencia
y máquinas
En una y dos dimensiones

2. Reflexión
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3. Trabajo
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4. Trabajo
Es el producto de la fuerza aplicada a
un cuerpo por el espacio o
desplazamiento que éste ha recorrido
en la misma dirección de la fuerza.
W=F•d
El trabajo se mide en Julios
(1J = 1N • 1m)

5. Ejemplo
Ejemplo:
 Un trabajador elevó
un peso de 500 N a
5 m de altura.
 Para hacerlo aplicó
una fuerza de 500 N.
 ¿Qué trabajo realizó?

6. Respuesta
Dado: F = 500 N
d=5m
Desconocido: Trabajo (W)
Ecuación Básica: W= Fd
Solución: W=Fd
= (500 N) (5 m)
= 2,500 N • m
W= 2,500 J

7. Gráfica de fuerza vs desplazamiento
Un objeto es
arrastrado 4 m
de distancia
utilizando una
fuerza de 20 N.
¿Cuál es el
trabajo
realizado?

8. Área bajo la curva
En una gráfica de fuerza vs.
desplazamiento, el área bajo la curva
es el trabajo.
Solución: W= Fd
= 20 N • 4 m
= 80 N • m
= 80 J

9. Trabajo en dos dimensiones
Si la dirección de la fuerza es distinta al
desplazamiento, entonces necesitamos
calcular el valor del componente de la fuerza
que realiza el trabajo.
W= Fd cos θ,
θ = es el ángulo que forman la fuerza y
la dirección del desplazamiento.

10. Ejemplo: Trabajo en dos dimensiones
Un joven paseaba por la ciudad tratando de
impresionar con su auto nuevo, pero en una
intersección el motor del vehículo se dañó y tuvo
que empujarlo hacia la orilla. Aplicó una fuerza de
300 N a un ángulo de 40o con respecto al
desplazamiento del automóvil y recorrió una
distancia de 23 m. ¿Cuál fue el trabajo realizado?

11. Respuesta F
Fy
Dado: F=300 N θ
d = 23 m
Fx
θ = 40o
El componente de la fuerza que realiza trabajo es la que
está en dirección del movimiento (Fx).
cos θ = lado adj/hip = Fx/F
W = Fd; W = Fx d
Fx = F cos θ
W = (F cos θ) d

12. Trabajo en dos dimensiones cont...
Dado: F=300 N
d = 23 m
θ = 40o
W = (F cos θ) d
= (300 N) (cos 40o) (23 m)
= (300 N) (0.766) (23 m)
W = 5,285.4 J

13. Potencia
Potencia

14. Potencia
Es el trabajo realizado en cada unidad
de tiempo. La potencia permite medir
la razón a la cual se realiza el trabajo.
P = W/t
La Potencia se mide en Vatios
(1W = 1J/s). Generalmente se utiliza el
kilovatios (kW = 1000 W).

15. Ejemplo
 Un trabajador eleva un peso
de 500 N a 5 m de altura.
 Aplicó una fuerza de 500 N.
 Éste emplea 50 segundos
en elevar el peso.
 ¿Cuál es la potencia que
desarrolla el trabajador?

16. Potencia Cont…
Ejemplo:
Dado: F = 500 N Desconocido: Potencia (P)
d=5m Ecuación Básica: P= W/t
t = 50 s
Solución: W=Fd P = W/t
= (500 N) (5 m) P = 2,500 J/50 s
= 2,500 N • m P = 50 J/s
W= 2,500 J P = 50 W

17. Máquinas simples
Son objetos o elementos básicos y
simples de los cuales se
componen las máquinas para
permitir efectuar un trabajo con
menos esfuerzo que si lo
hiciéramos sólo con nuestro propio
cuerpo.

18. Máquinas Simples cont...
Trabajo invertido - es el trabajo que tú
realizas.
Trabajo rendido - es el trabajo que
realiza la máquina.
El trabajo rendido por una máquina real
siempre es menor que el trabajo
invertido.

19. Máquinas Simples cont...

20. Preparado por:
Prof. Elba M. Sepúlveda
Marzo 2012
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