Trabajo y Energía
El trabajo ocurre cuando una fuerza mueve un objeto a través de una distancia. Se calcula como W=F⋅Δx cuando la fuerza es paralela al desplazamiento. Si hay un ángulo entre la fuerza y el desplazamiento, usamos W=Fcosθ⋅Δx. La unidad de medida es el Joule (J).
La energía es simplemente la capacidad de un cuerpo para realizar trabajo. Existen varios tipos como solar, nuclear, térmica y mecánica. La energía mecánica $E_m$ es la suma de la energía cinética y potencial: Em=Ec+Ep.
La energía cinética $E_c = \frac{1}{2} mv^2$ está relacionada con el movimiento. Cuando un objeto acelera, su energía cinética aumenta. El teorema del trabajo y energía cinética establece que W=ΔEc, lo que significa que el trabajo realizado equivale al cambio en la energía cinética.
💡 ¡Dato clave! Cuando observas un objeto en movimiento, recuerda que su energía cinética aumenta con el cuadrado de la velocidad, no de forma proporcional. Esto explica por qué los autos a alta velocidad necesitan mucha más distancia para frenar.
La energía potencial está relacionada con la posición. Puede ser gravitacional $E_p = mgh$, relacionada con la altura, o elástica $E_p = \frac{1}{2}Kx^2$, relacionada con el estiramiento de un resorte. El trabajo y la energía potencial están relacionados por W=ΔEp.
Finalmente, la ley de conservación de la energía mecánica establece que Em0=Emf en sistemas ideales sin fricción. En sistemas reales con rozamiento, parte de la energía mecánica se transforma en calor: Ec0+Ep0=Ecf+Epf+Wroz.