Trabajo y Energía en Física: Conceptos Clave y Aplicaciones

Trabajo y Energía en Física

Trabajo: El trabajo en física lo realizan las fuerzas y para ello deben desplazar su punto de aplicación.

Julio: Es el trabajo realizado por la fuerza de 1 N que desplaza su punto de aplicación 1 m en la misma dirección y sentido.

Wneto: Es la suma de los trabajos que realizan todas y cada una de las fuerzas que actúan en el cuerpo.

Energía: Es aquella aptitud o capacidad que tienen los cuerpos de producir un trabajo.

E. Cinética: Es aquella forma de energía mecánica que poseen los cuerpos debido a su movimiento. La energía cinética, como otras formas de energía, es una magnitud física de carácter escalar cuya unidad en el SI es el J (julio); sus unidades son las mismas que las de trabajo.

Teorema de Fuerzas Vivas: El trabajo neto que realizan las fuerzas que actúan sobre el cuerpo es igual a la variación que experimenta su energía cinética.

E. Potencial: Es aquella forma de energía mecánica que poseen los cuerpos debido a la posición que ocupan dentro de un campo de fuerzas conservativas. La energía potencial se asocia a las fuerzas conservativas.

Teorema de la E. Potencial: El trabajo realizado por una fuerza conservativa es independiente del camino y es igual a la variación que experimenta la energía potencial asociada.

E. Potencial Gravitacional: La defino como el trabajo necesario para trasladar la masa desde el infinito hasta un punto dentro del campo gravitatorio creado por M.

Teorema de Conservación de Energía Mecánica: Si sobre un cuerpo solo actúan fuerzas conservativas o estas son las únicas que realizan trabajo, su energía mecánica es constante.

Choques: Se consideran interacciones mecánicas entre cuerpos, incluso cuando no es necesario que haya contacto entre ellos. Se clasifican en:

• Choques perfectamente elásticos
• Choques inelásticos
• Choques inelásticos (son choques intermedios entre ambos extremos anteriores y describen los choques reales; en estos choques se define el coeficiente de restitución como el cociente con signo menos entre las velocidades relativas después y antes del choque).

Vibraciones: Son movimientos de vaivén de partículas de materia alrededor de su posición de equilibrio. Pueden ser:

• Permanentes: En las que se conserva la energía mecánica y la amplitud de vibración es siempre la misma.
• Amortiguadas: En las que la energía mecánica no se conserva debido a rozamiento, viscosidad del medio, etc., de tal modo que la amplitud va disminuyendo hasta que desaparece.

Mas: Es el movimiento de vaivén que exigen una partícula material alrededor de su posición de equilibrio, siguiendo una trayectoria rectilínea.

Magnitudes y Características del Movimiento:

• Amplitud: Se representa por A; es la máxima distancia que se separa la partícula de su posición de equilibrio.
• Frecuencia: Se representa por f; es el número de oscilaciones completas que ejecuta la partícula en la unidad de tiempo.
• Frecuencia angular: Se representa por ω y se mide en rad/s o s^-1.
• Periodo: Se representa por T; se mide en segundos y es el tiempo que tarda la partícula en ejecutar una oscilación completa.
• Fase inicial: Es el desfase existente entre la posición de la partícula en T=0 y la posición de equilibrio. El movimiento armónico simple es un movimiento periódico en el tiempo.