Trabajo.

La energía ni se crea, ni se destruye, solo se va transformando una en otra, en sus múltiples variantes.

Los cambios de energía pueden tener lugar por tres sistemas:

a) Utilizando fuerzas en movimiento.  Este sistema se denomina trabajo. Por ejemplo el perro que está encerrado aplica una fuerza en movimiento y cambia energía química interna suya en energía cinética de rotación de la rueda.
La fuerza sobre el aire del aspa cambia energía cinética de rotación en energía cinética del aire y del vagón.

TRABAJO (WORK) = FUERZA . DISTANCIA . COSENO


en este imagen antigua vemos energías cinéticas de diferentes clases transformándose unas en otras gracias a fuerzas en movimiento.

Podemos escribir el principio de conservación de la energía:

LA ENERGÍA NI SE CREA, NI SE DESTRUYE, SOLO SE TRANSFORMA.

EL TRABAJO MIDE LA TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA.

Ejercicio de clase:
Un ciclista de 80 kg arranca y recorre 100 m en 12s. la fuerza de rozamiento es de 30 N.
a) calcular la aceleración y la velocidad final.
b) fuerza que hace el ciclista.
c) Trabajo de rozamiento y trabajo del ciclista.
d) Variación de energía.

Podemos comenzar por la velocidad media  vm= 100/12= 8,33 m/s;  la velocidad inicial es 0.
Seguimos con la velocidad final  vf= 8,33.2 = 16,67 m/s
y la aceleración:  vf=vi + a.t      a= (16,67-0)/12= 1,39 m/s2

Que también podíamos haberlo hallado con s= 1/2.a.t2

La fuerza total con la ley de Newton  F=m.a = 111 N
Pero la fuerza es el resultado de sumar la del ciclista con el rozamiento  111= Fc-30   Fc= 141 N

El trabajo del ciclista será  W = Fc . d. cos   =  141 . 100 . cos º0  = 14100 J
El trabajo de rozamiento será  W = Fr . d. cos180  = 30. 100 . -1 = -3000J

La energía inicial es 0J
La energía final es 1/2.m.v2 = 11100J

Y vemos que se cumple que el W= Ef-Ei

Tres ejercicios para reflexionar sobre el trabajo y las transformaciones de energía:

1. Un coche de 1200 kg arranca y alcanza una velocidad de 100 km/h en 9s. La fuerza de rozamiento podemos suponer que es 200N. calcular:
a) aceleración y fuerza del motor.
b) distancia rfecorrida.
c) calcular las energías iniciales y finales.
d) calcular el trabajo efectuado por el motor, el rozamiento y el peso.
e) comprobar las acfirmaciones del principio de conservación de la energía.

2. Un bloque de 30 kg se desliza por un plano inclinado (20º) de 50 m de longitud. No hay rozamiento.
a) aceleración y  velocidad final.
b)calcular las energías iniciales y finales.
d) calcular el trabajo por el peso.
e) comprobar las acfirmaciones del principio de conservación de la energía.

3. Un saltador de tranpolín que pesa 65 kg se tira al agua desde 10 m de altura.Entra en el agua y frena completamente en 2,5 m. Calcular:
a) Tiempo que tarda en caer y velocidad en el momento de chocar contra el agua.
b) Calcular la aceleración de frenado en el agua y la fuerza media de rozamiento.
c) calcular las energías arriba, en el choque con el agua y cuando frena dentro del agua..
d) calcular los trabajos y relacionarlos con la variación de energía.