domingo, 19 de julio de 2009

Teoría 7: Trabajo, energía y potencia

Trabajo

Energía

Potencia

Trabajo mecánico

Es una magnitud que resulta directamente proporcional a la fuerza aplicada y a la distancia recorrida por el cuerpo por acción de dicha fuerza.

F . d

Cuando la dirección de la fuerza aplicada F forma un ángulo con el camino recorrido por el punto de aplicación :

T= F . cos α . d

Unidades de trabajo

Las unidades de trabajo se obtienen realizando el producto entre las unidades de fuerza y las unidades de distancia.

Sistema c.g.s.

[T] = [F] . [d]

[T] = dyn . cm = ergio

Ergio : es el trabajo realizado por una fuerza de una dina cuando su punto de aplicación se desplaza un cm sobre su recta de acción,

Sistema M.K.S.

[T] = N . m = J (joule)

Joule : es el trabajo realizado por una fuerza de un Newton cuando su punto de aplicación se desplaza un metro sobre su recta de acción.

Sistema Técnico

[T] = kg. m = kgm (kilográmetro)

Kilográmetro : es el trabajo realizado por una fuerza de un kilogramo fuerza cuando su punto de aplicación se desplaza un metro

sobre su recta de acción.

Equivalencias entre unidades

  • Equivalencia entre kilográmetro y joule
1 kgm 1 kg.m
1 Joule 1 Newton. m
1 kgm 9,8N.m = 9,8 J
  • Equivalencia entre joule y ergio
1 joule 1 N. m
1 ergio 1 dyn .cm
1 joule 105dyn . 100 cm = 107erg.
Equivalencia entre kgm y ergio
1kgm 9.8 joule
1 joule 107ergio

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Potencia

Es el trabajo realizado en la unidad de tiempo

P = T
t

P = Potencia

T = Trabajo

t = tiempo

Unidades de potencia

Sistema unidad de potencia
c.g.s.

erg
s

M.K.S. Joule = (watt o vatio)
s
técnico kgm
s

El C.V. caballo vapor se emplea para medir la potencia

1 C.V. = 75 kgm
s

El C.V. es prácticamente igual al caballo de fuerza H.P. medida de potencia del sistema inglés.

Equivalencia entre el caballo vapor y watt

Si 1 C.V. = 75 kgm
s

resulta 1C.V. = 75 . 9,8 J = 735 W
s

1 C.V. = 735 W

Si sabemos que 1 kilowatt (kW) = 1000 watt

luego:

1 C.V. = 0,735 kW

Kilowatt hora ( kWh)

Si

P = T
t

T = P . t = 1 kW . 1 H = 1 kWh

como 1kW = 1000 W

y 1 hora = 3600s

resulta:

1kWh = 1000 W . 3600 s = 3,6 . 106W . s

1 kWh = 3,6 106. s

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Energía

Es la capacidad de realizar trabajo que posee un cuerpo o un sistema de cuerpos.

Energía potencial

Es la energía que tienen los cuerpos, debido a su estado de reposo o bien es la energía de posición (mayor o menor altura).

Ep = P . h

Ep = energía potencial

P = peso del cuerpo

h = altura

Energía cinética

Es la capacidad de realizar un trabajo que tiene un cuerpo o un sistema de cuerpos debido a su estado de movimiento.

Como la energía cinética corresponde a los cuerpos que están en movimiento, teniendo en cuenta los conceptos de caída libre:

P = m . g

h = 1/2 . g . t2

Y como la energía potencial se transforma en energía cinética

Ec = m. g . 1/2 . g . t2

Ec = 1/2 . m . g2 . t2

pero g.t = v, o sea que g2 . t2 = v2

entonces:

Ec = 1/2 . m . v2

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