Cuando dos cuerpos chocan, encontramos que la cantidad de energía que
pierde uno de los cuerpos la gana totalmente el otro, en otras palabras la
cantidad de movimiento que pierde uno de los cuerpos la gana totalmente el
otro. En el choque de cuerpos encontramos los siguientes elementos: Impulso ymomentum lineal.
Cuando sobre un cuerpo se aplica una fuerza (F) durante cierto tiempo
(T), este cuerpo adquiere un IMPULSO y
una CANTIDAD de MOVIMIENTO.
Impulso (I):
Llamaremos IMPULSO al producto
de la fuerza (F) aplicada sobre un cuerpo por el
tiempo (T) que duró aplicándose dicha fuerza, es decir:
IMPULSOesF * T y al productom * V
lo llamaremos cantidad de movimiento.
Cantidad de
movimiento (P):La cantidad de movimiento también se conoce con el
nombre de MOMENTUM LINEAL y es el producto de la masa (m)
del cuerpo por su velocidad ( V ), es
decir:
De las dos fórmulas anteriores podemos concluir que el IMPULSO es igual al MOMENTUM LINEAL, es decir:
Conservación del momentum lineal
Cuando dos cuerpos chocan frontalmente, la suma de los
momentum antes del choque, es igual a la suma de los momentum después del
choque, es decir:
El principio anterior
nos dice que cuando dos cuerpos chocan la cantidad de movimiento que pierde uno de los
cuerpos, la gana totalmente el otro.
Cuando un cuerpo se mueve de derecha a izquierda,
consideraremos la velocidad negativa. Si el cuerpo se mueve de izquierda a derecha, la velocidad es positiva.
Una persona
patea un balón con
una fuerza de 6 N durante 0,6 Seg. Calcular el impulso
que adquirió el
balón, así como su aceleración, sabiendo que tiene una
masa de 1 Kg.
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:
Muchos eventos de la vida cotidiana tienen que ver
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.
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 laenergía de la ficha más pequeña?
Si aplicas este principio a la vida diaria, sería posible ¿crear energía? 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 eltamaño 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:
Si un cuerpo no tieneenergíano puede realizartrabajoalguno, por lo tanto podemos decir que energía
es la facultad que tiene un cuerpode
realizar un trabajo.
La energía no se crea,
ni se destruye, solo se transforma, éste principio se conoce
con el nombre deprincipiode
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 enenergía 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.
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 eldesplazamientoson 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.
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 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 esigual 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:
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.
