Guía
didáctica Trabajo y energía
Institución:
Docentes: Luis
Fernando Posada M.
Área: Ciencias
naturales Grado: 10º
Asignatura:
Física
Objetivo:
Describir cualitativamente la relación de los diferentes tipos de
energía y todo lo que se deriva entre
ellas. Identificar el principio de conservación de la energía.
Introducción:
con la energía, y toda su transformación.
Cada vez que movemos un cuerpo y se desplaza
durante cierta distancia, se aplica un tipo de
energía.
¿Qué es la energía? Observa con atención.
¿Qué crees que pasará si golpea la primera ficha
del dominó? ¿Se transmite algo? Experiméntalo.
Aquí vemos una hilera de fichas de dominó en
el
momento en que se propaga su caída. Cada ficha
es del mismo tamaño de
la que le ha golpeado y
de la que a su vez será derribada por ella.
¿Por qué
crees que pasa esto?
¿Será posible que un cuerpo
pequeño derribe a
otro mayor?
Pruébalo.
Aquí vemos unas piezas de madera,
una mayor que la otra. La menor es
empujada levemente y cae sobre la
mayor. ¿Qué
conceptos físicos se
están aplicando? ¿Por qué?
A la pregunta anterior, sí
es posible. Una pieza
pequeña puede derribar a otra mayor que ella.
Ahora
¿Qué tan grande puede ser la pieza
derribada?
Observa cuidadosamente la siguiente
imagen, analízala y piensa.
Esta pieza grande es de 40 cm y de 2.5 kg. Es 64,000 veces más
pesada que la pequeñita que tiene 1 cm. ¿Crees que la pieza grande puede ser derribada por ella? ¿Cómo harías para lograrlo?
Una ficha puede derribar a otra que sea un poco más grande que ella. Observa.
Una ficha puede derribar a otra que sea un poco más grande que ella. Observa.
La ficha que fue empujada puede a su vez
derribar a otra un poco más grande
y así sucesivamente
hasta llegar a la última ficha.
Nos podemos entonces preguntar ¿Qué pasa con la energía de la ficha más pequeña?
Si aplicas este principio a la vida diaria, sería posible ¿crear energía?
Observa los siguientes videos
Observa los siguientes videos
Observa con atención la gráfica anterior. Es
posible
hacer caer una sucesión de piezas, cada una un poco
mayor que la
anterior. Desde una pequeñita llegamos
a una muy grande. ¿Por qué pasa esto? ¿Qué
tipo de relación existe entre el tamaño de la ficha y
su energía?
En las imágenes anteriores hay 14 piezas y cada una
es aproximadamente 1/3 mayor que la anterior. La mayor de todas es 40 veces más
grande que la primera, tiene una masa de 2.5 kg y la más chica de poco menos de
0.04 g, ¡La mayor es 64,000 veces más pesada que la menor
La energía de la pieza más grande es mucho
mayor que la que
tenía la pieza más pequeña.
¿Qué tipo de energía es
esta?
¿Qué sucede con la conservación
de la energía?
¿De dónde ha salido la energía
cinética de todas las piezas?
¿Crees que la energía se transformó?
¿Se destruyó?
Aplica todo lo anterior a
tu vida. ¿Podemos transformar un tipo
de energía en otra?
En las siguientes secuencias educativas complementaras el concepto de energía y sus tipos:
En las siguientes secuencias educativas complementaras el concepto de energía y sus tipos:
Debes analizar ambas secuencias y resolverlas. Ademas debes solucionar las
autoevaluaciones de energía
Trabajo y
energía
Si un cuerpo no tiene energía no puede realizar
trabajo alguno, por lo tanto podemos decir que energía
es la facultad que tiene un cuerpo de
realizar un trabajo.
La energía no se crea,
ni se destruye, solo se transforma, éste principio se conoce
con el nombre de principio de
conservación de la energía.
El principio de
conservación de la energía se puede
observar en una hidroeléctrica, así:
El agua represada en lo alto de la montaña, posee energía potencial gravitatoria (Ep) y
se transforma en energía cinética (Ec)
al hacerla pasar por una tubería, que a su vez hace mover un generador
eléctrico para transformarla en energía eléctrica. En nuestros hogares la energía eléctrica la usamos para
iluminación, calefacción, radio, televisión, etc.
El principio de conservación de la energía, también lo podemos observar en una central térmica:
El principio de conservación de la energía, también lo podemos observar en una central térmica:
Entre las principales formas de energía tenemos:
Como resumen de todo lo anterior, tenemos:
Veamos unos vídeos donde se observa el poder de la energía.
Video uno
Vídeo dos
Vídeo tres
En las siguientes secuencias didácticas encontrarás los complementos necesarios del trabajo y la energía.
Trabajo mecánico
Desde el punto de vista físico, trabajo (W) es la transferencia de energía o en otras palabras es
el resultado de aplicar una fuerza sobre un cuerpo, produciendo un
desplazamiento en éste último, es decir:
La fórmula anterior es válida únicamente cuando la fuerza y el desplazamiento son paralelos, ya sea en el mismo sentido o en
sentidos diferentes.
Si la fuerza y el desplazamiento tienen el mismo
sentido, se dice que el trabajo W es
positivo, si la fuerza y el desplazamiento son contrarios, el trabajo W es negativo.
Ppio de conservación Energias Energías alternativas E renovables. Trabajo mecánico E hidraúlica E hidraúlica II Trabajo y energía Trabajo, definición Trabajo, ejercicio I
Un cuerpo que se
desplaza en una superficie sin fricción, tendrá un trabajo positivo si se le aplica una fuerza para aumentar su
velocidad.
Si a un cuerpo se le aplica una fuerza para detenerlo, el trabajo W será negativo.
Si a un cuerpo se le aplica una fuerza para detenerlo, el trabajo W será negativo.
Si la fuerza que se aplica al cuerpo no es
paralela al desplazamiento, sino que forma un
ángulo ß respecto a la dirección del desplazamiento, donde el cuerpo se
desplaza una distancia X, el trabajo W
se puede calcular así:
Unidades
de trabajo
1) En el sistema CGS : La unidad
de W es el ERGIO y
se define como el trabajo que se
efectúa al aplicar una fuerza
de una DINA a lo largo de 1 Cm.
ERGIO
= DINA . Cm
2) En el sistema MKS : La unidad
de W es
el JOULE y se define como el W que se efectúa al
aplicar una fuerza de 1 NEWTON a lo largo 1 m.
JOULE =
NEWTON . m
Potencia (Pt):
Llamaremos potencia (Pt) a la capacidad de realizar un trabajo durante cierto tiempo, se utiliza
para medir la mayor o menor rapidez con que se efectúa un trabajo, es decir la relación que existe entre la
transferencia de energía y el tiempo empleado para desarrollarlo. Para
calcular la potencia se utiliza la siguiente fórmula:
Las unidades principal de la potencia se
obtienen a partir de Pt = W / t, así:
Joule
Watt =
---------------
Seg
Si relacionamos la energía
con el concepto de trabajo W, podemos decir entonces que:
Es la
capacidad que tiene
un cuerpo para realizar un W en virtud de su movimiento o velocidad, por lo tanto todo cuerpo en movimiento tiene energía cinética.
Se puede probar que el W en términos de energía
cinética es igual a:
Es la
capacidad que tiene un cuerpo de realizar un W en virtud de su posición o altura. Todo cuerpo que
se encuentre a una altura determinada, posee Ep.
Se puede probar que el W en términos de energía
potencial es igual a:
Energía potencial
elástica:
Es la capacidad
que tiene un cuerpo para realizar un W en virtud
de su configuración, por ejemplo Un resorte estirado o comprimido. Podemos probar que el W en términos de la energía potencial elástica es igual a:
La energía total
del universo es constante, por lo tanto podemos decir que: ¨la energía total inicial es igual
a la energía total final´, en otras palabras:
Veamos un vídeo donde se puede observar el PCE
1) ¿Qué trabajo W realiza un cuerpo al cual
se le aplica una fuerza de 40 N desplazándose una
distancia de 6 metros? ¿Cuál es su aceleración?
2)
Un hombre empuja
hacia arriba sobre un plano inclinado un bloque de 40 Kg de masa
con una fuerza de 50 N,
desplazándolo 2 m. Si el coeficiente de fricción es 0,1 ¿Cuál es la potencia
ejercida en 2 segundos? ¿Cuál es el W ejercido por cada fuerza? ¿Cuál es el W neto?
Aprovechando todas las herramientas que nos traen las TIC, y los recursos didácticos en el proceso ENSEÑANZA APRENDIZAJE de la física, en las siguientes direcciones electrónicas podemos encontrar lecturas complementarias y una serie de animaciones que nos ayudarán a una mejor comprensión de todo lo relacionando con los movimientos de los cuerpos en la naturaleza.
Fenómenos naturales y vectores
Hola profe, hoy estuve observando los diferentes ejemplos sobre trabajo y energia, incluyendo el concepto de energia potencial gravitatoria la cual no comprendia muy bien.
ResponderEliminarIsabella Carvajal Duque 10A
Hola profe hoy aprendí más sobre el concepto de energía y sus derivados. Isabella Salazar Álvarez 10A
ResponderEliminarBuenas tardes, el día de hoy estuve leyendo un poco mas sobre trabajo y energia, para así poder complementar mi guía sobre dicho tema Sara Isabela Molina Sosa 10-A 17/10/2022
ResponderEliminarHola profe, estuve observando el tema llamado trabajo y energía, con el fin de afianzar mis conocimientos y aprender más sobre estos conceptos, complementando el tema con ayuda de videos y páginas interactivas. Valentina Betancur Cano 10-A.
ResponderEliminarBuenos días profesor, estuve trabajando el tema de trabajo y energía con ayuda de las diferentes explicaciones y vídeos que se proponen en el blog. Todo esto con el objetivo de comprender las temáticas y aprender de que manera puedo aplicar las distintas formulas en los ejercicios matemáticos. Isabela Patiño Arrubla 10°B.
ResponderEliminarBuenos tardes, el día de hoy me centre en observar nuevamente el tema de trabajo mecánico ya que me hacía falta un poco más de repaso para comprender esta temática en su totalidad, observe los videos y realice algunos de los ejercicios. Isabela Patiño Arrubla 10°B.
ResponderEliminarBuenas noches, hoy desarrollé algunos de los ejercicios propuestos referentes al tema de: "Trabajo y Energía" para retroalimentar algunos procesos básicos.
ResponderEliminarBuenos días profe, soy Samuel Arango Rivera del grado 10B (2024), y en este día observé algunos videos y pude analizar el 2 ejercicio resuelto que aparece en esta guía
ResponderEliminarBuenas noches profe, le comento que en varias oportunidades he ingresado a este blog, por una lado para revisar la guia y al mismo tiempo los materiales de apoyo para hacerla, como los diferentes videos que me ayudaron a comprender mucho más los diferentes tipos de energía, en especial la cinética que es la que más se puede ver en los ejercicios prácticos al igual entendí mucho mejor la definición de energía como esa capacidad de un sistema o de un fenómeno para llevar a cabo un trabajo, último termino que hace referencia a la transferencia de energía, que en otras palabras seria decir que el trabajo es el resultado de aplicar una fuerza sobre un cuerpo, llegando al igual a la conclusión de que un cuerpo sin energía no puede realizar trabajo alguno. Por último, puedo decir que vi estas definiciones muy claras en los diferentes videos de experimentos relacionados a asuntos cotidianos, como el efecto domino o la misma electricidad de nuestros hogares, que se obtiene a parir de la transformación de la energía, la cual no se crea ni se destruye.
ResponderEliminarAtt: Heidy Tatiana Marín López 10A
Muy buenas noches profesor Fernando, espero que se encuentre muy bien.
ResponderEliminarSoy Francesca Collazos del grado 10A, con el presente comentario desearía hacerlo sabedor de mi proceso de aprendizaje sobre el tema Energía y Trabajo en compañía de su blog, el cual me ha ayudado a reforzar conceptual y prácticamente los temas tratados en clase a mayor detalle, a la par que ha despertado mi curiosidad sobre diversos fenómenos en mi entorno, practicando por ejemplo con el ejercicio "FISICA - Dinámica 03 SECUNDARIA (4ºESO) energía cinética potencial mecánica" del canal Unicoos, un ejercicio de calculo de la energía neta, potencial gravitatoria, potencial elástica y cinética de un objeto a través de su propio trabajo, complementando este procedimiento matemático con simulaciones, curiosidades y más. Sin duda una metodología integral con la que podemos encontrar respuestas a preguntas desde ¿Cuál el trabajo de un coche en movimiento? hasta ¿Cuáles son las alternativas energéticas sostenibles en la actualidad?
Hola maestro, hoy estuve en el blog mirando videos y reforzando este tema que me costaba, pude tener mayor claridad con respecto al trabajo y la
ResponderEliminarenergía gracias a los vídeos vistos. Muy útiles, muchas gracias por esta alternativa y este material para la facilitación de comprensión de los temas. Feliz día.
Danna Sofía Giraldo Valencia 10A