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Informe sobre magnitudes y variables de la física mecanica...

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Vectores, Trabajo, Potencia Y Transformación de la Energía

Profesora: Luz Karina Peña Ayala

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Bogotá 3 de octubre de 2015 Facultad de ingeniería y administración Programa de Ingeniería Ambiental ll Semestre

VECTORES Y ESCALARES. Un vector es una cantidad física que tiene magnitud y dirección mientras que un escalar es una cantidad numérica que puede ser tanto positiva como negativa. La cantidad de manzanas dentro de una canasta es una cantidad escalar, porque no es necesario especificar magnitud ni dirección, al caso contrario son los vectores, como la fuerza, porque es de suma importancia especificar la magnitud y dirección para poder describirla por completo, la magnitud de un vector siempre será positiva, por eso se representa como valor absoluto (|A|). Para operar escalares, se usan las reglas ordinarias de la aritmética siempre y cuando las cantidades escalares tengan la mismas unidades, pero para los vectores se utilizan las siguientes propiedades. Igualdad de vectores: Dos vectores (A, B) son iguales siempre y cuando su magnitud, dirección y unidades sean iguales. Suma: para sumar dos vectores (A, B) sus unidades deben ser iguales y se suman término a término, Ejemplo A(I,J), B(I2,J2) se da entonces A+B=(I+I2,J+J2). Resta: Para poder restar dos vectores es necesario que sus unidades sean iguales, se opera termino a término igual que la suma, Ejemplo A(I,J), B(I2,J2) se da entonces A+B=(I-I2,J-J2). Opuesto de un vector: Es aquel vector que cuando se suma con otro vector su resultado es 0, Ejemplo A+(-A)=, decimos entonces que los vectores A,-A  tienen la misma magnitud pero diferente dirección. Multiplicación por un Escalar: Es un vector resultado de multiplicar un escalar (Número positivo o negativo) por otro vector, Ejemplo: A(I,J) ) x a se tiene entonces Axa=(I*a,J*a), cuando se multiplica por un escalar negativo se tiene que la dirección es opuesta a la del vector natural. Multiplicación de dos vectores: Se pueden multiplicar de dos formas dependiendo si se quiere tener una magnitud escalar o una magnitud vectorial. v Producto Escalar A°B: Es igual a la magnitud del primer vector multiplicada Por la magnitud del segundo y el coseno del ángulo formado por esos dos vectores v Producto Vectorial AxB: Es una operación hecha en un determinante en un espacio tridimensional (R3), el resultante es un vector perpendicular a los vectores multiplicados.

Coordenadas polares: sistema utilizado en planos R2 en las cuales se especifica el ángulo y magnitud de ese vector. Coordenadas Cartesianas: Son aquellas que indican un punto en el plano (x,y) respectivamente, el vector resultante siempre nace del origen. Ejemplos:

TRABAJO Y ENERGÍA El trabajo es un escalar, que no tiene ninguna dirección, sus unidades están dadas por newton*metro a esto se le denomina joules  (j).Hablamos de trabajo cuando una fuerza mueve un cuerpo y libera energía, es decir, trabajo vence una resistencia a lo largo de un camino. W=fuerza*Distancia*COS ángulo La fórmula anteriormente mencionada solo funciona cuando la fuerza aplicada es constante, pero cuando la fuerza es variable se tiene entonces que:

Para determinar el trabajo realizado mediante una gráfica se dice entonces que es la suma de las áreas. Trabajo negativo o positivo: Un trabajo es positivo cuando su componente de la fuerza sigue la misma dirección que el desplazamiento, pero el trabajo negativo es aquel en donde la fuerza se opone al desplazamiento, un ejemplo claro seria cuando se levanta una caja con una grúa, el trabajo es positivo, pero es negativo respecto a la fuerza de gravedad que ejerce la tierra sobre el objeto levantado.

Trabajo Neto: Cuando se habla de trabajo neto se hace referencia a las fuerzas que actúan para desplazar un cuerpo. Trabajo Neto = SUMA DE TODAS LAS FUERZAS

Trabajo Nulo: El trabajo nulo se da cuando el coseno del ángulo es igual a 0, esto quiere decir que el ángulo formado por el desplazamiento y la fuerza es de 90°

Es característico de este tipo de trabajo que, al aplicar una fuerza sobre un cuerpo este no produzca movimiento, como lo es el caso de una pared: Si aplicamos una fuerza sobre ella, no se moverá (a menos de que sea muy grande esa fuerza). El trabajo también es nulo cuando la fuerza que se aplica es perpendicular al sentido del movimiento.

Potencia Esta magnitud se define como el cociente entre el trabajo y el tiempo  empleado para realizarlo, es decir, la potencia es el ritmo o velocidad al que trabajo se realiza. Sus unidades están dadas en el SI en vatios o watts  (Joules/Segundos), en caballos de fuerza métricos en el sistema inglés, en calorías internacionales por segundo en el sistema técnico de unidades y en ergios por segundo en el sistema cegesimal. Como vemos la potencia está relacionada con el tiempo. Un ejemplo de esto es el siguiente: Una grúa levanta 30 ladrillos y los lleva hasta un 5 piso en 30 segundos. Si esta misma cantidad de ladrillos fuera transportada por un obrero le demandaría más tiempo. Así, inferimos, por obvias razones, que el mismo trabajo es efectuado con mayor rapidez por la grúa que por el obrero, de modo que el valor tanto en el trabajo como en la potencia son diferentes.



P= Trabajo/Tiempo.

Ej: Calcule la potencia que necesita un motor eléctrico para poder elevar una carga de 20 x 10^3 N a una altura de 30m, en un tiempo de 15 seg:

*(V=d/t) P= W/t….> P=F*d/t….> P=F*V…> P=20 x 10^3 N*2m/s..> P= 4 x 10^4 W (v=velocidad ; d=distancia ; P=potencia ; F=fuerza ; t= tiempo ; w=trabajo) La potencia tiene 5 tipos diferentes: 1. Mecánica 2. Eléctrica

3. Del Sonido 4. Óptica 5. Acústica

Transformación de energía La energía es la capacidad que posee un cuerpo o masa para lleva a cabo un trabajo después de ser sometido a una fuerza, es decir, el trabajo no se puede realizar sin energía (esta puede estar dada por la posición del cuerpo o su velocidad),la suma de las energías cinética y potencial permanece constante. En este proceso es importante tener en cuenta el Principio de conservación de la energía mecánica, el cual enuncia lo siguiente: “La energía no se crea ni se destruye, tan sólo se transforma” (Principio que a la vez obedece a la segunda ley de la termodinámica). La energía puede manifestarse de tres formas: cinética, potencial o radiante. Un ejemplo muy común de transformación de energía es la solar, que se convierte en energía eléctrica por medio de paneles solares. Sus unidades son los joules (J), aquí podemos encontrar tres ejemplos de energía:

● Energía potencial gravitacional E.p= masa*gravedad*altura ● Energía potencial elástica E.pe=k*x^2/2 k= Fuerza del resorte x= distancia ● Energía cinética E.c= m

Bibliografía ● Aula facil . (s.f.). Obtenido de http://www.aulafacil.com/cursos/l10352/ciencia/fisica/fisica-general -ii/energia-potencial-elastica ● Fisica. (2011). Obtenido de http://fisikcomil.blogspot.com.co/2011/11/trabajo-activo.html ● Newton. (s.f.). Obtenido de http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/conserva cion.htm?3&1 ● SlideShare. (s.f.). Obtenido de http://es.slideshare.net/elier_lucero/fisica-problemas-potencia-mec anica-resueltos-y-propuestos ● Serway, R. A. (s.f.). Física I. En R. A. Serway, Física I (págs. 5, 177). THOMSON. ● CubaEduca. Obtenido de http://fisica.cubaeduca.cu/index.php?option=com_content&view=ar ticle&id=11192%3Atransformaciones-de-energia-ley-de-transforma cion-y-conservacion-de-la-energia ● Colectivo de autores. Enseñanza de la física elemental. Ed. Pueblo y Educación. 2002 ● Microsoft Encarta. 2006. ● Física octavo grado. Capítulo 4: Trabajo. Potencia. Energía. Maquinas Simples. Editorial Pueblo y Educación. 2001. p 140 – 143....