Transformación de la energía mecánica TABLA DE CONTENIDO
1. Introducción 2. Marco teórico ENERGIA CINETICA MOVIMIENTO CIRCULAR LEYES DE NEWTON FUERZAS RESTAURADORAS LEYES DE CONSERVACION CONSERVACION DE LA ENERGIA DISIPACION DE LA ENERGIA MECANICA MOTORES ELECTRICOS y y y y y y y y
1. Introducción En este proyecto queremos plasmar la utilización de diferentes energías mecánicas y su funcionalidad para poder trabajar juntas y convertirse en otros tipos de energías, para esto debemos entender las diferentes subdivisiones que estudia la física mecánica y como funciona cada rama independientemente para después reunirlas como un todo y trabajar en un fin fin común en este caso nuestro proyecto. 2. Marco teórico ENERGIA CINETICA Cuando un cuerpo está en movimiento posee energía cinética ya que al chocar contra otro puede moverlo y, por lo tanto, producir un trabajo. Para que un cuerpo adquiera energía cinética o de movimiento, es decir, para ponerlo en movimiento, es necesario aplicarle una fuerza. fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que esté actuando dicha fuerza, mayor será la velocidad del y
cuerpo y, por lo tanto, su energía cinética será también mayor. Otro factor que influye en la energía cinética es la masa del cuerpo. Por ejemplo, si una bolita de vidrio de 5 gramos de masa avanza hacia nosotros a una velocidad de 2 km / h no se hará ningún esfuerzo por esquivarla. Sin embargo, si con esa misma velocidad avanza hacia nosotros un camión, no se podrá evitar la colisión. La fórmula que representa la Energía Cinética es la siguiente: Ec = 1/2 m v2 E c = Energía cinética m = masa v = velocidad Cuando un cuerpo de masa m se mueve con una velocidad v posee una energía cinética que está dada por la fórmula escrita más arriba. En esta ecuación, debe haber concordancia entre las unidades empleadas. Todas ellas deben pertenecer al mismo sistema. En el Sistema Internacional (SI), la masa m se mide en kilogramo (kg) y la velocidad v en metros partido por segundo ( m / s), con lo cual la energía cinética resulta medida en Joule ( J ). ENERGIA POTENCIAL Todo cuerpo que se ubicado a cierta altura del suelo posee energía potencial. Esta afirmación se comprueba cuando un objeto cae al suelo, siendo capaz de mover o deformar objetos que se encuentren a su paso. El movimiento o deformación será tanto mayor cuanto mayor sea al altura desde la cual cae el objeto. y
Otra forma de energía potencial es la que está almacenada en los alimentos, bajo la forma de energía química. Cuando estos alimentos son procesados por nuestro organismo, liberan la energía que tenían almacenada. Para una misma altura, la energía del cuerpo dependerá de su masa. Esta energía puede ser transferida de un cuerpo a otro y aparecer como energía cinética o de deformación. Sin embargo, mientras el cuerpo no descienda, la energía no se manifiesta: es energía potencial. Todos los cuerpos tienen energía potencial que será tanto mayor cuanto mayor sea su altura. Como la existencia de esta energía potencial se debe a la gravitación (fuerza de gravedad), su nombre más completo es energía potencial gravitatoria.
Si un cuerpo de masa m se sitúa a una altura h arriba de un nivel de referencia, este cuerpo posee una energía potencial gravitatoria con respecto a este nivel, la cual se expresa mediante la siguiente fórmula: m = masa g = constante de la fuerza de gravedad h = altura Ep = m · g · h De acuerdo a la fórmula, la energía potencial está relacionada con la masa del cuerpo y con la posición que ocupa; cuanto más grande sea la masa del cuerpo, y cuanto mayor sea la altura a la que se encuentre, tanto mayor será su Energía potencial gravitacional.
y
MOVIMIENTO CIRCULAR
Un movimiento circular es aquel en que la unión de las sucesivas posiciones de un cuerpo a lo largo del tiempo (trayectoria) genera una curva en la que todos sus puntos se encuentran a la misma distancia R de un mismo punto llamado centro. Este tipo de movimiento plano puede ser, al igual que el movimiento rectilíneo, uniforma o acelerado. En el primer caso, el movimiento circunferencial mantiene constante el módulo de la velocidad, no así su dirección ni su sentido. De hecho, para que el móvil pueda describir una curva, debe cambiar en todo instante la dirección y el sentido de su velocidad. Bajo este concepto, siempre existe aceleración en un movimiento circunferencial, pues siempre cambia la velocidad en el tiempo, lo que no debemos confundir, es que si un movimiento circular es uniforme es porque su ³rapidez´ es constante.
POLEAS Las poleas son ruedas que tienen el perímetro exterior diseñado especialmente para facilitar el contacto con cuerdas o correas. En toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta. y
y
El cuerpo es el elemento que une el cubo con la garganta. En algunos tipos de poleas está formado por radios o aspas para reducir peso y facilitar la ventilación de las máquinas en las que se instalan.
El cubo es la parte central que comprende el agujero, permite aumentar el grosor de la polea para aumentar su estabilidad sobre el eje. y
y
Suele incluir un chavetero que facilita la unión de la polea con el eje o árbol (para que ambos giren solidarios). La garganta (o canal ) es la parte que entra en contacto con la cuerda o la correa y está especialmente diseñada para conseguir el mayor agarre posible. La parte más profunda recibe el nombre de llanta. Puede adoptar distintas formas (plana, semicircular, triangular...) pero la más empleada hoy día es la trapezoidal.
Las poleas empleadas para tracción y elevación de cargas tienen el perímetro acanalado en forma de semicírculo (para alojar cuerdas), mientras que las empleadas para la transmisión de movimientos entre ejes suelen tenerlo trapezoidal o plano (en automoción también se emplean correas estriadas y dentadas) y
LEYES DE NEWTON
y
PRIMERA LEY DE NEWTON:
Un cuerpo sobre el queno actúa una fuerza neta se mueve con velocidad constante (puede ser cero) y aceleración cero. Una vez que un cuerpo se pone en movimiento, fuerza
neta
cuerpo resultado Newton
no
a
para seguir
de es
la la
necesita
mantenerlo
en
moviéndose
una
inercia. Lo fuerza
neta.
movimiento. vez
una
La
iniciado
tendencia su
que
importa
en
esta
Una
fuerza
neta
de
de
un
movimiento
es
primera cero
ley
equivale
de a
ninguna fuerza SEGUNDA LEY DE NEWTON: Si una fuerza externa neta actúa sobre un cuerpo, este se acelera. La dirección. La dirección de aceleración es la misma que la dirección de la fuerza neta. El vector de fuerza neta es igual a la masa del cuerpo multiplicada por su aceleración. TERCERA LEY DE NEWTON: Si el cuerpo A ejerce una fuerza sobre el cuerpo B(una acción), entonces, B ejerce una fuerza sobre A (una reacción). Estas dos fuerzas tienen la misma magnitud pero dirección opuesta, y actúan sobre diferentes cuerpos. y
Esta ley es valida para las fuerzas de largo alcance que no quieren contacto físico, como laatracción gravitacional.
y
FUERZAS RESTAURADORAS Cuando a un cuerpo (p. ej., una cuerda) se le aplica una fuerza, normalmente reacciona contra esa fuerza deformadora, dado que tiende a tener una forma estable debido a su estructura molecular. Estas fuerzas de reacción suelen llamarse elásticas, y podemos clasificar los cuerpos según el comportamiento frente a la deformación. Muchos cuerpos pueden recuperar su forma al desaparecer la acción deformadora, y los denominamos cuerpos elásticos. Otros cuerpos no pueden recuperar su forma después de una deformación, y los llamamos inelásticos o plásticos. Evidentemente, un material elástico lo es hasta cierto punto: más allá de un cierto valor de la fuerza deformadora, la estructura interna del material queda tan deteriorada que le es imposible recuperarse. Hablaremos por tanto, de un límite elástico, más allá del cual el cuerpo no recupera la forma, y aún más, de un límite de ruptura, más allá del cual se deteriora completamente la estructura del material, rompiéndose. Robert Hooke (1635-1703) estableció la ley fundamental que relaciona la fuerza aplicada y la deformación producida. Para deformaciones que no sean muy grandes, es decir, que no superen el límite elástico, se cumple que: (1) en donde F es la fuerza deformadora aplicada y x la deformación relativa. Es muy frecuente escribir la ley de Hooke teniendo en cuenta que la fuerza elástica F e es igual a la aplicada F pero cambiada de signo: (2) y
CONSERVACION DE LA ENERGIA
Esta ley es una de las leyes fundamentales de la física y su teoría se trata de que la energía no se crea ni se destruye, únicamente se transforma (ello implica que la masa en ciertas condiciones se puede considerar como una forma de energía .En general , no se tratará aquí el problema de conservación de masa en energía ya que se incluye la teoría de la relatividad ). y y y
La ley de conservación de la energía afirma que: 1.-No existe ni puede existir nada capaz de generar energía . 2.-No existe ni puede existir nada capaz de hacer desaparecer la energía.
y
y
3.-Si se observa que la cantidad de energía varía siempre será posible atribuir dicha variación a un intercambio de energía con algún otro cuerpo o con el medio circundante. DISIPACION DE LA ENERGIA MECANICA
Si existe rozamiento en una transformación de energía, la energía mecánica no se conserva. Por ejemplo, un cuerpo que cae por un plano inclinado perderá energía mecánica en energía térmica provocada por el rozamiento. Con lo cual en un proceso semejante a éste la energía cinética inicial acabará en una energía mecánica final inferior a la otra más el trabajo ejercido por la fuerza de rozamiento: E mo = Emf + Tfr y
MOTOR ELECTRICO
Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores.
3. Bibliografía
http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico
http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/trabajo_glosario/energia_mecanic a/energia_mecanica.htm
http://www.salonhogar.net/Ciencias/Energia_mecanica/Energia_mecanica.htm
http://www.colombialeds.com/index.php?ini=res