VIDEO DE ENERGIA CALORICA

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BIENVENIDOS A LA CLASE DE FISICA 1. TEMA. ESTATICA - EQUILIBRIO DE LOS CUERPOS.

 Dentro de la mecánica clásica otro de los temas fascinantes es el estudio del equilibrio de los cuerpos. El que puede ser traslacional o rotacional .

La estática es la rama de la mecánica clásica que analiza las cargas (fuerza, par / momento) y estudia el equilibrio de fuerzas en los sistemas físicos en equilibrio estático, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los subsistemas no varían con el tiempo. La primera ley de Newton implica que la red de la fuerza y el par neto (también conocido como momento de fuerza) de cada organismo en el sistema es igual a cero. De esta limitación pueden derivarse cantidades como la carga o la presión. La red de fuerzas de igual a cero se conoce como la primera condición de equilibrio, y el par neto igual a cero se conoce como la segunda condición de equilibrio.

La estática proporciona, mediante el empleo de la mecánica del sólido rígido, solución a los problemas denominados isostáticos. En estos problemas, es suficiente plantear las condiciones básicas de equilibrio, que son:

1.   El resultado de la suma de fuerzas es nulo.

2.   El resultado de la suma de momentos respecto a un punto es nulo.

DESARROLLO DEL TEMA

DESARROLLO DEL TEMA.

El equilibrio refiere a un estado de estabilidad, o de balanceo/compensación entre los atributos o características de dos cuerpos

El equilibrio refiere a un estado de estabilidad, o de balanceo/compensación entre los atributos o características de dos cuerpos o de dos situaciones. Quizás pueda resultar difícil imaginarse una idea de equilibrio, pero esto puede deberse a que, de acuerdo a la disciplina en el cual se lo nombre, podemos ejemplificarlo como atributo de algo específico.

Para aclara la definición, que puede ser un poco compleja, empecemos con los ejemplos. En el caso de la física-química, existe un fenómeno que se denomina “equilibrio termodinámico” y es cuando en un sistema determinado, por ejemplo, nuestro propio cuerpo, los factores externos en conjunto con los factores internos no generan ningún tipo de cambios (como de temperatura o presión). Otro ejemplo en estas disciplinas, es cuando se ponen en contacto dos cuerpos, uno con mayor temperatura que el otro. El proceso de equilibrio finalizará cuando los dos cuerpos hayan alcanzado la misma temperatura, por conducción de energía del cuerpo con mayor temperatura, al cuerpo de menor.

 CONDICIONES DEL EQUILIBRIO.

1.       EQUILIBRIO TRASLACIONAL

2.       EQUILIBRIO ROTACIONAL

3.       EQUILIBRIO TOTAL.

1.    EQUILIBRIO TRASLACIONAL.  La suma de las fuerzas debe ser igual a cero.

En mecánica, se consigue el equilibrio en un cuerpo cuando todas las fuerzas que se aplican sobre él se anulan en el mismo momento. Pensemos que nosotros estamos manejando un auto, el sistema mecánico de éste responde con movimiento según nuestras “indicaciones”. Cuando se apaga el motor del auto, por “indicación nuestra”, todas las fuerzas quedan anuladas, y el auto (cuerpo) en equilibrio.

¿No te sorprende que animales y humanos podamos caminar sin caernos? Bien, esto tiene una explicación, y se llama equilibriocepción. Es, en definitiva, la capacidad de los humanos y de los animales de poder caminar sin caernos, y poder sostener todo movimiento que realicemos con nuestro cuerpo, o cualquier posición que adoptemos con el mismo, desafiando así a la fuerza de gravedad de la Tierra.

2.      EQUILIBRIO ROTACIONAL. LA Suma de los torques es igual a cero.  Recordemos que el torque es el producto de la fuerza perpendicular por la distancia (brazo).

3.    Uno de los principales objetivos de la estática es la obtención de esfuerzos cortantes, fuerza normal, de torsión y momento flector a lo largo de una pieza, que puede ser desde una viga de un puente o los pilares de un rascacielos.

4.    Su importancia reside en que una vez trazados los diagramas y obtenidas sus ecuaciones, se puede decidir el material con el que se construirá, las dimensiones que deberá tener, límites para un uso seguro, etc., mediante un análisis de materiales. Por tanto, resulta de aplicación en ingeniería estructural, ingeniería mecánica, construcción, siempre que se quiera construir una estructura fija. Para el análisis de una estructura en movimiento es necesario considerar la aceleración de las partes y las fuerzas resultantes.

5.    El estudio de la Estática suele ser el primero dentro del área de la ingeniería mecánica, debido a que los procedimientos que se realizan suelen usarse a lo largo de los demás cursos de ingeniería mecánica.

IMAGENES

A CONTINUACIÓN LE PRESENTAMOS GRÁFICAMENTE SITUACIONES DONDE SE APLICA EL EQUILIBRIO DE LOS CUERPOS.

 POR FAVOR HAGA UN COMENTARIO DE DICHA IMANGEN 1.

EJERCICIOS DE ESTÁTICA (VÍDEOS)

POTENCIA.
El concepto de potencia puede emplearse para nombrar a la cantidad de trabajo que se desarrolla por una cierta unidad de tiempo. Puede calcularse, en este sentido, dividiendo la energía invertida por el periodo temporal en cuestión. En el lenguaje coloquial, potencia es sinónimo de fuerza o poder.

Mecánica, por su parte, es algo que ejerce un mecanismo o aquello que puede provocar diversos efectos físicos, como una erosión o un choque. También se trata de la rama de la física  dedicada a estudiar el movimiento y el equilibrio de los cuerpos que se someten a una fUERZAerza.

Con esto en mente, podemos definir qué es la potencia mecánica. Se trata del trabajo  desarrollado por una persona o por una maquinaria en un determino espacio temporal. La potencia mecánica, en este sentido, es aquella transmitida mediante la puesta en marcha de un mecanismo o el ejercicio de la fuerza física.

Un ejemplo de potencia mecánica lo encontramos en el accionar de un grúa que debe levantar una carga. Supongamos que se necesita levantar un contenedor para depositarlo adentro de un camión. Debido a que el contenedor es muy pesado, ninguna persona puede moverlo. Se utiliza, por lo tanto, una grúa que está en condiciones de desarrollar una potencia mecánica superior a aquella que puede conseguir cualquier individuo. De este modo, la grúa levanta el contenedor y lo deposita en el camión que se encargará de su transporte.

La potencia mecánica también aparece en el elevador que, gracias a un motor, puede levantar hasta trescientos kilogramos de peso.

LA POTENCIA SE DEFINE EN FÍSICA COMO EL TRABAJO QUE SE REALIZA EN LA UNIDAD DE TIEMPO.  

P = TRABAJO/TIEMPO.

Potencia en Física

En Física, potencia es la cantidad de trabajo (fuerza o energía aplicada a un cuerpo) en una unidad de tiempo. Se expresa con el símbolo 'P' y se suele medir en vatios o watts (W) y que equivale a 1 julio por segundo. Una fórmula para calcular la potencia es P = T / t, donde 'T' equivale a 'trabajo' (en julios) y 't' se corresponde con el 'tiempo' (en segundos).

Potencia eléctrica

La potencia eléctrica es la cantidad de energía que emite o absorbe un cuerpo en una unidad de tiempo. La medición de la potencia eléctrica de consumo de un dispositivo eléctrico doméstico en kilovatios por hora (kW/h).

La potencia reactiva es un tipo de potencia eléctrica que aparece en instalaciones de corriente alterna, asociada a la generación de campos magnéticos y disipada por las cargas reactivas (bobinas y condensadores). Se representa con la letra 'Q' y la unidad de medida que se suele utilizar es elvoltiamperio reactivo (VAr).

Potencia mecánica

La potencia mecánica es la cantidad de fuerza aplicada a un cuerpo en relación a la velocidad con que se aplica. Una de las fórmulas para hallarla es: P = F · v . Por lo tanto, se multiplica la fuerza (F) expresada en newtons (N) por la velocidad (v) expresada en metros por segundo (m/s).

Trabajo mecánico y energía

El concepto de trabajo mecánico en la vida diaria es muy intuitivo. Cuando una persona sube un objeto pesado desde la calle hasta un edificio, efectúa un trabajo. En el lenguaje corriente, la realización de un trabajo se relaciona con el consumo de energía. Así, los conceptos de trabajo y energía aparecen identificados no sólo en las teorías físicas, sino también en el lenguaje coloquial.

Fuerza y trabajo mecánico

El concepto de trabajo mecánico aparece estrechamente vinculado al de fuerza. De este modo, para que exista trabajo debe aplicarse una fuerza mecánica a lo largo de una cierta trayectoria. En términos físicos, el trabajo W se define como el producto escalar de la fuerza aplicada por la distancia recorrida.

En términos físicos, el trabajo W se define como el producto escalar de la fuerza aplicada por la distancia recorrida.

donde a es el ángulo que forman la dirección de la fuerza y el desplazamiento.

Así pues, el trabajo es una magnitud escalar, que alcanza su valor máximo cuando la fuerza se aplica en la dirección y el sentido del movimiento.

De la definición anterior se deduce que las fuerzas aplicadas perpendicularmente a la dirección del movimiento producen un trabajo nulo.

El trabajo para mover un cuerpo depende de la fuerza aplicada sobre el objeto y de la distancia recorrida. En la figura, se obtiene el mismo trabajo empujando el cuerpo oblicuamente por la plataforma que con ayuda de una polea.

Trabajo de una fuerza variable

Con frecuencia, la fuerza que produce un trabajo es variable durante el tiempo de aplicación, ya sea porque se alteran su módulo, su dirección o su sentido. Para calcular el valor de este trabajo se utiliza una integral extendida a todo el recorrido.

El valor del trabajo puede obtenerse también mediante una representación gráfica con el valor de la fuerza en el eje de ordenadas y la distancia en el eje de abscisas.

(a) Trabajo de una fuerza variable, determinado como el área comprendida entre la curva y el eje de abscisas. (b) Trabajo de una fuerza constante para todo el recorrido.

Concepto de energía

La realización de trabajo puede verse también como un consumo de energía. No obstante, la noción de energía es más amplia que la de trabajo. Aunque, genéricamente, se define energía como la capacidad de un cuerpo para realizar trabajo, también comprende el calor, o transferencia de energía de un sistema material a otro, como una de sus manifestaciones más comunes.

Por tanto, el trabajo y el calor son dos manifestaciones posibles de la energía.

Un muelle estirado y un cuerpo sostenido sobre una superficie pueden realizar trabajo, al comprimirse o caer al suelo. Ambos son ejemplos de sistemas provistos de energía susceptible de convertirse en trabajo.

Relación entre energía y trabajo

El trabajo es una manifestación de la energía. Ahora bien, por su definición, el trabajo es una magnitud escalar que atendiendo a la disposición de la fuerza y el desplazamiento puede ser positiva, negativa o nula:

• Cuando el trabajo es positivo, se dice que la fuerza inductora ha aportado energía. Así sucede cuando se comprime un muelle o se levanta un peso.
• Si el trabajo es negativo, la fuerza ha absorbido energía (por ejemplo, al soltar un muelle o dejar caer un objeto).
• Si el trabajo es nulo, no existen variaciones en el balance energético del sistema.

Ejemplo de trabajo nulo, donde el cuerpo se desliza por una superficie horizontal que es perpendicular al peso (en el ejemplo, esta fuerza ni absorbe ni aporta energía).

Potencia y energía mecánica

La energía es la capacidad que posee un cuerpo para realizar un trabajo. Todos los cuerpos poseen energía y pueden producir cambios sobre sí mismos y sobre otros elementos. Cuando se realiza cualquier actividad, la energía que perdemos es transmitida a otros objetos. Por eso se dice que la energía nunca se pierde, sino que se transforma. Todos los seres vivos necesitan energía para desarrollar sus actividades y la obtienen a través de la alimentación. El hombre también aprovecha otros tipos de energía que encuentra en la naturaleza para facilitar sus tareas y mejorar su forma de vida, ya que no sólo los seres vivos tienen energía: el viento, el agua, el calor, la luz, etc., también la tienen y se puede presentar de diferentes formas. .

Ver: >energía >trabajo >cambios >alimentación >diferentes formas

Potencia Mecánica En la definición del trabajo no se especifica cuánto tiempo toma realizarlo. Cuando subes las escaleras con una carga haces el mismo trabajo ya sea que subas lentamente o corriendo. ¿Entonces por qué te sientes más fatigado cuando corres escalera arriba durante unos cuantos segundos que cuando subes tranquilamente durante unos minutos? Para entender esta diferencia es menester referirse a la rapidez con que se hace el trabajo, es decir, a la potencia. La potencia es la razón de cambio a la que se realiza el trabajo. Es igual al cociente del trabajo realizado entre el intervalo de tiempo que toma realizarlo:
	Un motor de alta potencia realiza trabajo con rapidez. Un motor de automóvil cuya potencia es el doble de la del otro no produce necesariamente el doble de trabajo o el doble de rapidez que el motor menos potente. Decir que tiene el doble de potencia significa que puede realizar la misma cantidad de trabajo en la mitad del tiempo. La ventaja de un motor potente es la aceleración que produce.
Se puede considerar la potencia de la siguiente manera: un litro de gasolina puede realizar una cantidad de trabajo dada, pero la potencia que produce puede tener cualquier valor, dependiendo de que tan aprisa se consuma.
	Como puedes notar tanto el trabajo Tcomo el tiempo t son magnitudes escalares, por lo que la potencia también es un escalar. Si la fuerza que efectúa trabajo es constante y desplaza el cuerpo una distancia d en la misma dirección y sentido, se tiene que el trabajo es : T = F.d; dando lugar que ; donded/t mide el valor de la rapidez media del cuerpo, por lo que la potencia se puede escribir como P= F.vAsí por lo tanto, la potencia se puede medir mediante el producto de la velocidad por la magnitud de la fuerza que actúa a lo largo de la dirección de la fuerza.
La unidad de potencia es el joule por segundo, también llamado watio (En honor a James Watt, quién desarrolló la máquina de vapor a fines del siglo XVIII). Se gasta un Watio (W) de potencia cuando se realiza un joule de trabajo en un segundo. Un Kilowatio (kW) es igual a 1000 Watios. Es de uso común en los recibos de luz la unidad kilowatio-hora (kW-h), la cual es una unidad de energía o trabajo y se deriva de T = P.t., donde P se mide en kW y el tiempo en horas. Un Megawatio (MW) es igual a un millón de Watios. Un motor de 100 W es el que consume 100 joules en un segundo. Otras unidades de uso frecuente son el caballo de fuerza (Horse Power, HP) y el caballo de vapor (CV) 1HP = 746 W 1 CV = 735 W	James Watt
	Energía MecánicaEs la energía que se debe a la posición o al movimiento de un objeto. Cuando el agua de una represa se desprende, la energía potencial se convierte en energía cinética y la suma de ambas conforma la energía mecánica. Cuando se realiza trabajo para dar cuerda a un mecanismo de resorte, el resorte adquiere la capacidad de realizar trabajo sobre los engranajes de un reloj, de un timbre o de una alarma.
En cada uno de estos casos se ha adquirido algo. Este “algo” que adquiere un objeto le permite hacer trabajo. Puede darse en la forma de una comprensión de los átomos del material de un objeto; puede ser la separación física de cuerpos que se atraen; puede tratarse de un reordenamiento de cargas eléctricas en las moléculas de una sustancia. Ese “algo” que permite a un objeto realizar trabajo es energía . Igual que el trabajo, la energía se mide en joules.
Energía potencial Un objeto puede almacenar energía en virtud de su posición. La energía que se almacena en espera de ser utilizada se llama energía potencial (EP), porque en ese estado tiene el potencial para realizar trabajo. Por ejemplo, un resorte estirado o comprimido tiene el potencial para hacer trabajo. Cuando se tiende un arco, el arco almacena energía. Una banda elástica estirada tiene energía potencial debido a su posición ya que, si forma parte de una honda, es capaz de hacer trabajo.
	La energía química de los combustibles es energía potencial ya que es, de hecho, energía de posición a la escala microscópica. Esta energía se hace disponible cuando se alteran las posiciones de las cargas eléctricas que están dentro y alrededor de las moléculas, es decir, cuando ocurre un cambio químico. Toda sustancia capaz de realizar trabajo por acción química posee energía potencial. Hay energía potencial en los combustibles fósiles, en las baterías eléctricas y en los alimentos que se ingieren.
Para elevar objetos contra la gravedad terrestre se requiere trabajo. La energía potencial debida a que un objeto se encuentra en una posición elevada se llama energía potencial gravitacional. El agua de un tanque elevado tiene energía potencial gravitacional. La cantidad de energía potencial gravitacional que posee un objeto elevado es igual al trabajo realizado contra la gravedad para llevarlo a esa posición.
El trabajo realizado es igual a la fuerza necesaria para moverlo hacia arriba por la distancia vertical que recorre. La fuerza necesaria (si el objeto se mueve con velocidad constante) es igual al peso del objetom.g, de modo que el trabajo realizado al levantar un objeto hasta una altura h está dado por el producto m.g.h: EP = m.g.h: Observe que la altura h es la distancia recorrida hacia arriba desde cierto nivel de referencia, como la Tierra o el piso de un edificio.
	Energía CinéticaSi tú empujas un objeto, puedes ponerlo en movimiento. Un objeto que se mueve puede, en virtud de su movimiento, realizar trabajo. El objeto tiene energía de movimiento, o energía cinética (EC ). La energía cinética de un objeto depende de su masa y su rapidez. Es igual al producto de la mitad de la masa por el cuadrado de la rapidez.
Cuando lanzas una pelota, realizas trabajo sobre ella a fin de imprimirle rapidez. La pelota puede entonces golpear algún objeto y empujarlo, haciendo trabajo sobre él. La energía cinética de un objeto en movimiento es igual al trabajo requerido para llevarlo desde el reposo hasta la rapidez con la que se mueve, o bien, el trabajo que el objeto es capaz de realizar antes de volver al reposo.
	Se puede deducir este hecho de la siguiente manera: Si se multiplica la expresión F = m.a(Segunda ley de Newton) a ambos miembros de la igualdad por la distancia d. Donde d es la distancia en un movimiento en línea recta con aceleración constante. De modo que: F.d = m.a.d; como  Luego;

DEFINICION DE ENERGIA.

El concepto de energía está relacionado con la capacidad de generar movimiento  o lograr la transformación de algo. En el ámbito económico y tecnológico, la energía hace referencia a un recurso natural y los elementos asociados que permiten hacer un uso industrial del mismo.

Por ejemplo: “El país tiene serios problemas de energía por la falta de inversiones”, “Gómez es un jugador de mucha energía, capaz de cambiarle la fisonomía al equipo”, “En la última semana, ya se ha cortado la energía tres veces”.

Para la física, la energía es una magnitud abstracta  que está ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo. Se trata de una abstracción que se le asigna al estado de un sistema físico. Debido a diversas propiedades (composición química, masa, temperatura, etc.), todos los cuerpos poseen energía.

Un campo este, el de la física, que nos lleva a determinar que en el mismo se produce la mención a diversos tipos de energía. En concreto, tendremos que hacer frente a dos: la cuántica y la clásica.

Pueden detallarse diversos tipos de energía según el campo de estudio. La energía mecánica, por ejemplo, es la combinación de la energía cinética  (que genera a partir del movimiento) y la energía potencial (vinculada a la posición de un cuerpo dentro de un campo de fuerzas).

Entendida como un recurso natural, la energía no es un bien por sí misma, sino que es que un bien calificado como intermedio, ya que posibilita la satisfacción de ciertas necesidades cuando se produce un bien o se oferta un servicio.

La energía también puede clasificarse según fuente. Se llama energía no renovable a aquella que proviene de fuentes agotables, como la procedente del petróleo, el carbón o el gas natural. En cambio, la energía renovable es virtualmente infinita, como la eólica (generada por la acción del viento) y la solar.

Hoy día precisamente, ante la concienciación que, poco a poco, está tomando la sociedad de lo imprescindible que es que acometamos la protección del medio ambiente, se está produciendo un gran auge de las mencionadas energías renovables. Y es que la utilización de ellas contribuye a que dejemos de explotar otras fuentes que contaminan, que perjudican enormemente al entorno natural y como consecuencia también a nosotros y a nuestro propio bienestar.

La base del uso de estas mencionadas renovables es que se opta por una energía que aprovecha fuentes naturales inagotables, como sería el caso de la luz del Sol. De la misma forma apuesta también por una energía que es capaz de regenerarse de modo natural y que, por tanto, no causa ningún daño al medio natural.

Así, por ejemplo, en cada vez más hogares se está llevando a cabo la instalación de placas solares con las que se recoge esa luz que desprende el astro Rey y la misma se aprovecha para iluminar cualquier estancia de la vivienda con lo que se disminuye de manera considerable el empleo de la energía eléctrica.

La explotación económica o industrial de la energía comprende diversos procesos, que varían de acuerdo a la fuente empleada. Puede mencionarse, por ejemplo, la extracción de la materia prima (como el petróleo que se obtiene de los pozos), su procesamiento (en el caso del petróleo, su refinamiento) y su transformación en energía (por combustión, etc.).

Lee todo en: Definición de energía - Qué es, Significado y Concepto http://definicion.de/energia/#ixzz3S2tpnbrG

CONTINUACIÓN DEL CONCEPTO DE ENERGÍA.

Observe que la rapidez está elevada al cuadrado, de tal forma que si se duplica la rapidez de un objeto, su energía cinética se cuadruplica (22 = 4). Esto significa que se requiere un trabajo cuatro veces mayor para duplicar la velocidad de un objeto; también significa que se requiere un trabajo cuatro veces mayor para detener el objeto.
La energía cinética subyace a otras formas de energía en apariencia distintas como el calor (movimiento aleatorio de las moléculas), el sonido (que consisten en vibraciones rítmicas de las moléculas de aire) y la luz (que surge del movimiento de electrones en el interior de los átomos).
El trabajo también se puede expresar como la variación de energía cinética de la partícula de un punto a otro punto. T =  EC(Teorema del Trabajo y Energía)
	La energía cinética es una magnitud escalar. Dado que el trabajo es una magnitud escalar, la diferencia de las energías también lo serán y como la masa es siempre positiva, el cuadrado de la velocidad también lo será; por lo que la energía cinética es un escalar positivo. Cuando sobre un cuerpo en movimiento, es decir que posee energía cinética, actúa un agente externo para reducir la velocidad, quiere decir que a medida que hace trabajo reduce su velocidad, luego la energía cinética de un cuerpo en movimiento es igual al trabajo que realiza el agente externo, antes de quedar el cuerpo en reposo.
Si la energía cinética de una partícula o cuerpo disminuye el trabajo hecho sobre ella o él es negativo; luego: la energía cinética de un cuerpo disminuye en una cantidad exactamente igual al trabajo que hace el cuerpo sobre el agente externo.
Principio de Conservación de la energía mecánica totalUn cuerpo que se mueve sobre la superficie de la Tierra, posee tanto energía cinética como energía potencial gravitatoria. Un péndulo que oscila posee energía cinética y energía potencial elástica. La suma de la energía cinética y la energía potencial de un cuerpo en un punto dado se denomina Energía mecánica total (EM), es decir: EM:EC+EP
	Cuando un cuerpo se lanza verticalmente hacia arriba, siempre y cuando la única fuerza que actúa es la fuerza de atracción gravitatoria, parte de la energía cinética se transforma en energía potencial gravitatoria hasta que alcanza la máxima altura, en la que toda su energía cinética se transforma en energía potencial gravitatoria. Una vez que empieza a caer el cuerpo entrega parte de su energía potencial gravitatoria para convertirla en cinética, hasta que llega al suelo con lo que toda la energía potencial se transforma en cinética.
La energía mecánica de un sistema de objetos en interacción se mantiene constante si la única fuerza que realiza trabajo es una fuerza conservativa . Dicho de otra manera, la energía mecánica de un cuerpo se conserva si sólo fuerzas conservativas actúan sobre el cuerpo en movimiento. Una fuerza es conservativa si el trabajo que realiza sobre una partícula es independiente de la trayectoria que ésta sigue entre dos puntos. VIDEOS DE APLICACION DE ENERGIA. EJERCICIOS DE APLICACIÓN