TEMA 5 TRABAJO Y ENERÍA MECÁNICA Actividades 1/105

Explica qué ocurre con la energía de un cuerpo si: a) No realiza trabajo; b) realiza trabajo; c) sobre él se realiza trabajo. Respuesta Partiendo de la hipótesis de que el cuerpo en cuestión solo puede variar su energía a través del trabajo. ∆E = W Si se realiza trabajo sobre el cuerpo W>0 Positivo

a) b)

c)

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CUERPO CON ENERGÍA

E

Si el cuerpo realiza trabajo sobre los alrededores W 0 y ∆E > 0 lo que significa que la energía del cuerpo aumenta. ____________________________________________________________

¿Crees que has realizado trabajo para levantar la mochila desde el suelo hasta la altura en la que la sostienes? Respuesta Sí, basta con recordar que la energía potencial es la que tienen los cuerpos debido a su posición respecto al centro de la Tierra. (Ep = mgh ) A mayor altura (h) mayor energía potencial. El cuerpo, la mochila, gana energía potencial debido a que gana altura.

El trabajo que realiza la persona sobre el cuerpo es W > 0, al levantar la mochila, se transforma en aumento (variación positiva) de la energía del cuerpo. _______________________________________________________________________________ 3/105 ¿Por qué decimos que el trabajo y la energía son magnitudes escalares? Porque no es preciso dar una dirección ni un sentido para que ambas magnitudes estén perfectamente definidas. ur uuur La definición de trabajo mecánico es W = F ⋅ ∆X = F ⋅ ∆X ⋅ cos α Lo que se conoce como producto escalar de vectores y el resultado es un escalar, no un vector.

4/105 Consulta en un diccionario las acepciones de trabajo y distingue entre las relacionadas con el lenguaje ordinario y las relacionadas con la física. trabajo. Según la RAE. Solo tienen relación con la física las acepciones 5 y 10 resaltadas en rosa 1. m. Acción y efecto de trabajar. 2. m. Ocupación retribuida. 3. m. obra (‖ cosa producida por un agente). 4. m. Obra, resultado de la actividad humana. 5. m. Operación de la máquina, pieza, herramienta o utensilio que se emplea para algún fin. 6. m. Esfuerzo humano aplicado a la producción de riqueza, en contraposición a capital. 7. m. Lugar donde se trabaja. Vivo muy lejos de mi trabajo. 8. m. Dificultad, impedimento o perjuicio. 9. m. Penalidad, molestia, tormento o suceso infeliz. U. m. en pl. 10. m. Mecánica (Física). Producto de la fuerza por el camino que recorre su punto de aplicación y por el coseno del ángulo que forma la una con el otro. 11. m. coloq. Cuba, Ur. y Ven. Preparación por medio de poderes sobrenaturales de una persona para protegerla o para perjudicarla, y de una cosa para usarla como amuleto. 12. m. pl. Estrechez, miseria y pobreza o necesidad con que se pasa la vida.

~ de zapa.

(trabajo de zapa) : 1. m. El que se hace oculta y solapadamente para conseguir algún fin.

~s forzados, o ~s forzosos. 1. m. pl. Aquellos en que se ocupa por obligación el presidiario como parte de la pena de su delito. ~ temporero.

2. m. pl. Ocupación o trabajo ineludible que se hace a disgusto. 1. m. P. Rico. Empleo parcial.

tomarse alguien el ~ de algo. 1. loc. verb. tomarse la molestia. Le agradezco que se haya tomado el trabajo de

venir a visitarme. ~ le, o te, mando. 1. exprs. U. para dar a entender que es muy difícil aquello que se trata de ejecutar o alcanzar.

5/107 Define trabajo mecánico y explica si realizas o no trabajo mecánico cuando: a) b) c) d) e)

Levantas tu mochila del suelo. Esperas el autobús en la parada con la mochila en la mano. Subes la escalera con la mochila. Empujas con fuerza la pared de tu habitación. Das una patada a un balón.

Respuesta

F

α

∆X

ur uuur W = F ⋅ ∆X = F ⋅ ∆X ⋅ cos α a) Sí, F = P = mg; ∆X = h y α = 0º sustituyendo obtenemos: W = mg h = Ep cos 0º = 1 b) No, en este caso no hay desplazamiento ∆X = 0 y sustituyendo W = 0 c) Sí, F = P = mg; ∆X = h y α = 0º sustituyendo obtenemos: W = mg h = Ep cos 0º = 1 d) No, en este caso no hay desplazamiento DX = 0 y sustituyendo W = 0 e) Si, hay F, hay desplazamiento ∆X y el ángulo α = 0º ; cos 0º = 1, entonces W = F ∆X __________________________________________________________________ 6/107 ¿Puede ser nulo el trabajo si no lo son la fuerza o el desplazamiento?¿Puede ser un trabajo negativo? Pon ejemplos

Respuesta:

ur uuur A partir de la definición de trabajo: W = F ⋅ ∆X = F ⋅ ∆X ⋅ cos α

1ª pregunta: Sí, basta con que el tercer factor (cos α) sea cero, lo cual corresponde a un ángulo de 90º, es decir, si la F y el desplazamiento forman un ángulo de 90º, el trabajo mecánico es cero. Conclusión: Si la fuerza es perpendicular al desplazamiento no se realiza trabajo mecánico. F 90º

∆X

W=0

2ª pregunta: Sí, cuando el coseno del ángulo es negativo, es decir, cuando α toma valores entre 90º y 180º. En otras palabras, cuando F y ∆X forman un ángulo obtuso (Mayor de 90º) F α

∆X

W