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    Clase13 Energía

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    Salim Dávila
    Este documento trata sobre diferentes tipos de energía mecánica como la energía cinética, la energía potencial gravitatoria y la energía potencial elástica. Explica que la energía cinética depende de la masa y la velocidad de un objeto, y que la energía potencial gravitatoria depende de la masa, la altura y la gravedad. También describe cómo se puede transformar la energía entre estas formas y cómo se conserva la energía mecánica total de un sistema cerrado.

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    Clase13 Energía

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    Salim Dávila
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    Este documento trata sobre diferentes tipos de energía mecánica como la energía cinética, la energía potencial gravitatoria y la energía potencial elástica. Explica que la energía cinética depende de la masa y la velocidad de un objeto, y que la energía potencial gravitatoria depende de la masa, la altura y la gravedad. También describe cómo se puede transformar la energía entre estas formas y cómo se conserva la energía mecánica total de un sistema cerrado.

    Descripción original:

    mecanica

    Título original

    Clase13_energía

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    Clase13 Energía

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    Este documento trata sobre diferentes tipos de energía mecánica como la energía cinética, la energía potencial gravitatoria y la energía potencial elástica. Explica que la energía cinética depende de la masa y la velocidad de un objeto, y que la energía potencial gravitatoria depende de la masa, la altura y la gravedad. También describe cómo se puede transformar la energía entre estas formas y cómo se conserva la energía mecánica total de un sistema cerrado.

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    Física para Arquitectura - FIS103

    Energía mecánica

    FIS103 1er Semestre 2023


    Energía cinética

    Vemos que el movimiento está ligado a


    la energía. La energía de movimiento se
    llama energía cinética.
    ¿De qué depende la energía cinética de
    un cierto objeto?

    1
    K = mv 2
    2
    Energía cinética

    Calcule su energía cinética cuando está en reposo, cuando camina a paso normal, y
    cuando corre a toda velocidad.

    Estime la energía cinética de una ciclista a una rapidez de 25 km/h, y la de una micro a
    50 km/h.
    Energía potencial gravitatoria
    La interacción gravitacional implica que
    cuesta trabajo subir objetos,
    proporcionalmente a la altura que los
    desplazamos. Y esto, independiente del
    camino. Se define la energía potencial
    gravitatoria, como proporcional a la altura
    h (con respecto a una referencia), la masa
    m y a la aceleración de gravedad g.

    Ug =mgh
    Energía potencial gravitatoria

    Estime la energía potencial del data de la sala.


    Energía potencial elástica

    La energía que almacena el resorte al


    comprimirse una longitud s o estirarse una
    longitud s, es la misma. El resorte, al ser
    elástico, restituye su forma, devolviendo la
    energía almacenada. Funciona como
    reservorio de energía.

    1 2
    Ue = kx
    2
    Energía mecánica
    La energía se puede “trasvasijar”, “transferir”, transformar. En mecánica tenemos también
    las energías potenciales, aquellas que pueden convertirse en cinética.
    Cuando observamos un sistema que contiene resortes, masas en movimiento y… la Tierra,
    entonces expresamos la energía mecánica del sistema en un cierto instante como:

    𝐸 = K + Ug + Ue

    Diremos que la energía mecánica se conserva entre dos instantes cuando solo actúa la
    gravedad y o fuerzas elásticas. Si no es así, entonces habrá pérdidas de energía
    directamente ligadas al trabajo de fuerzas no conservativas, o externas.
    El salto

    Una persona de 60 kg se deja caer desde un


    puente atada a una cuerda elástica. La
    altura del puente es de 90 metros sobre el
    nivel del agua y el largo natural de la cuerda
    elástica es 30 metros. Suponga que la
    cuerda elástica se comporta, al estirarse,
    como un resorte ideal de constante k=400
    N/m y que el roce es despreciable. Escriba el
    balance energético en cada punto (punto de
    lanzamiento y punto de estiramiento
    máximo del resorte), y obtenga las
    cantidades que desconoce.
    El salto
    Energías internas
    Conservación de la energía
    Observemos una piedra de masa M = 0,200 kg que cae
    desde el reposo, desde una altura H = 0,80 m sobre el
    suelo. Por argumentos energéticos, ¿cuál es su energía
    cinética justo antes de tocar el suelo? ¿su rapidez?

    Después del choque, ¿qué ocurre con la energía que


    llevaba?
    Movimiento y calor
    Se puede transformar energía potencial en energía cinética de un cuerpo
    sólido, y también en calor. La temperatura es un indicador de la energía
    cinética promedio se las partículas que componen un fluido.

    El calor es, también, una forma de energía de movimiento. El estudio de


    las transformaciones de energía mecánica y calórica es la termodinámica.
    Energía interna – energía calórica – temperatura

    En agua saliendo de un glaciar está a cero grados Celsius; el agua de la llave


    está fresca, si la calentamos la podemos agitar tanto que se vuelve gaseosa.
    Temperatura en sólidos

    En fluidos, es decir, líquidos y gases, la


    temperatura se asocia al movimiento
    “libre” de las partículas que los
    componen, átomos o moléculas.

    En los sólidos, también hay temperatura.


    Esta se asocia a estados de vibración de
    las partículas que los componen.
    Energía interna – energía calórica – temperatura

    ¿Qué diferencia la
    temperatura del calor?

    Supongamos que tenemos


    una placa de madera y una
    metálica, de mismas
    dimensiones, y las
    exponemos al sol.

    ¿Cuál está más caliente?


    Energía interna – energía calórica – temperatura

    Los cuerpos tienen la


    capacidad de almacenar
    energía en forma de calor.

    Al aumentar la
    temperatura, un cuerpo
    absorbe energía. Al bajar la
    temperatura, un cuerpo
    pierde energía.
    Conducción de calor y equilibrio térmico
    Como se trata de movimiento, la
    temperatura puede transmitirse a
    través de un cuerpo, o de un T °C T °C
    cuerpo a otro, dados los choques
    de las partículas. Un material que
    transmite el calor es un conductor,
    mientras que aquellos que no son
    aislantes.

    El equilibrio térmico se establece


    cuando cuerpos en contacto llegan
    a la misma temperatura, y ya no se
    transfieren calor.
    Medir la temperatura

    Utilizando estas propiedades se pueden desarrollar termómetros. El


    termómetro más corriente es aquel que usa mercurio. ¿Cómo funciona
    este dispositivo?
    Actividades complementarias
    Encuentra más ejercicios resueltos y propuestos en:

    • Sección Flujo y Ondas en Aula

    • Física universitaria, Sears & Zemansky. Capítulo 6 “Trabajo y energía cinética” y capítulo 17 “Temperatura y calor”. Revisar copias físicas o digitales
    disponibles en https://biblioteca.usm.cl/

    • Física para ciencias e ingeniería, Serway. Capítulo 7 “Energía de un sistema”, capítulo 19 “Temperatura” y capítulo 20 “Primera ley de la
    termodinámica”. Revisar copias físicas o digitales disponibles en https://biblioteca.usm.cl/
    Hasta pronto

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