Energía y Trabajo: Conceptos Básicos
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Questions and Answers

¿Cómo se mide la energía en el Sistema Internacional (SI)?

  • Newton
  • Watt
  • Joule (correct)
  • Kilovatio

¿Qué ocurre con la energía cinética de un cuerpo si el trabajo realizado por la fuerza es mayor que cero?

  • Permanece constante
  • Se convierte en energía potencial
  • Aumenta (correct)
  • Disminuye

La energía potencial está asociada principalmente a:

  • La altura y el peso de un cuerpo (correct)
  • La temperatura del sistema
  • La velocidad de desplazamiento
  • El movimiento de los cuerpos

Si la fuerza que actúa sobre un cuerpo es nula, ¿qué se puede inferir sobre su movimiento?

<p>El cuerpo mantiene su velocidad constante (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la fórmula para calcular la energía cinética de un cuerpo?

<p>E_c = rac{1}{2} mv^2 (A)</p> Signup and view all the answers

Si un cuerpo tiene energía cinética positiva, ¿dónde se puede deducir que se encuentra?

<p>En movimiento (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa el teorema del trabajo y la energía cinética?

<p>El trabajo realizado por una fuerza es igual a la variación de la energía cinética (C)</p> Signup and view all the answers

Si un cuerpo se desplaza y el trabajo es nulo, ¿qué se puede concluir sobre la fuerza que actúa sobre él?

<p>La fuerza también es nula (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la expresión correcta para calcular el trabajo de la fuerza gravitacional en un cuerpo que se desplaza verticalmente?

<p>$W_g = mg(y_0 - y_1)$ (D)</p> Signup and view all the answers

Si un resorte se estira desde la posición $x_1$ hasta $x_2$, ¿qué signo tiene el trabajo realizado por la fuerza del resorte?

<p>Negativo (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se puede afirmar sobre una fuerza conservativa?

<p>Su trabajo es nulo si el punto inicial y final son iguales. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la relación correcta que expresa la conservación de la energía mecánica en un sistema donde solo actúan fuerzas conservativas?

<p>$ riangle E_p + riangle E_c = 0$ (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se define la energía potencial elástica de un resorte ideal?

<p>$E_{pe} = rac{1}{2} Kx^2$ (C)</p> Signup and view all the answers

En un choque perfectamente elástico entre dos cuerpos, ¿qué relación se cumple?

<p>La energía cinética total se conserva. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué indica el teorema del trabajo y la energía cinética para un cuerpo cuyo recorrido es una trayectoria cerrada?

<p>El trabajo total es igual a cero. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué sucede con la energía mecánica de un cuerpo que cae bajo la acción de su propio peso desde una altura h?

<p>La energía potencial se convierte completamente en energía cinética. (D)</p> Signup and view all the answers

Si el trabajo de la fuerza gravitacional es negativo, ¿qué ocurre con la energía potencial del cuerpo?

<p>Aumenta. (D)</p> Signup and view all the answers

En un choque central, ¿cuál es la característica principal de las fuerzas que actúan?

<p>No afectan la cantidad de movimiento del sistema. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la condición para que la energía mecánica se conserve en un sistema?

<p>Deben actuar únicamente fuerzas conservativas. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué forma tiene la relación entre trabajo y energía potencial en un sistema donde solo hay fuerzas conservativas?

<p>$W = - riangle E_p$ (C)</p> Signup and view all the answers

En una caída libre, al llegar a la posición más baja, ¿cuál es la relación entre energía cinética y potencial?

<p>$E_p &lt; E_c$ (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se define como la variación de energía total en un sistema cerrado bajo fuerzas conservativas?

<p>Es igual a cero. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué sucede con el centro de masa de un sistema aislado que no está sujeto a fuerzas externas?

<p>Se mueve con velocidad constante (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa la masa reducida en un sistema de dos partículas interaccionando?

<p>Una combinación de las dos masas de acuerdo a su relación (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué implica la tercera ley de Newton en el contexto de fuerzas externas en un sistema?

<p>Las fuerzas de interacción entre los sistemas son opuestas y de igual magnitud (A)</p> Signup and view all the answers

En un sistema aislado, ¿qué determina los cambios en la cantidad de movimiento del sistema?

<p>La suma de las fuerzas externas que actúan en el sistema (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la relación entre el trabajo realizado por fuerzas externas y la energía cinética del sistema?

<p>El trabajo externo produce cambios en la energía cinética (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué condición se supone sobre las fuerzas internas en el caso de conservación de la energía cinética?

<p>Son conservativas (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué es el sistema de referencia 'C' en el contexto del centro de masa?

<p>Un sistema inercial donde el centro de masa tiene velocidad nula (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre cuando dos partículas interactúan según la tercera ley de Newton?

<p>Las fuerzas resultantes son iguales en magnitud y opuestas en dirección (B)</p> Signup and view all the answers

En el contexto del trabajo de fuerzas internas, ¿qué se establece cuando son fuerzas conservativas?

<p>Su trabajo es igual a la variación de energía potencial (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se deduce de la expresión de conservación de energía en un sistema de partículas?

<p>La energía cinética y potencial están relacionadas (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa el vector nulo en el contexto de un sistema 'C' de referencia?

<p>Que no hay movimiento neto en el sistema de partículas (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se puede concluir sobre las fuerzas que afectan a un sistema no aislado?

<p>Solo las fuerzas externas afectan el movimiento del sistema (A)</p> Signup and view all the answers

Si consideramos el movimiento relativo entre dos partículas, ¿qué describe la aceleración relativa?

<p>Es igual a la fuerza de interacción dividida por la masa reducida (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se conserva en un choque perfectamente elástico?

<p>La energía cinética y la cantidad de movimiento (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el coeficiente de restitución para un choque perfectamente inelástico?

<p>0 (D)</p> Signup and view all the answers

En un choque inelástico, ¿qué sucede con la energía total del sistema?

<p>Se transforma en calor y deformación (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se define el centro de masa en un sistema de partículas?

<p>Como un punto que concentra toda la masa del sistema (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes fórmulas representa la conservación de la cantidad de movimiento en un choque inelástico?

<p>$m_a V_a + m_b V_b = (m_a + m_b)V$ (C)</p> Signup and view all the answers

La ecuación de conservación de la energía en un choque elástico se puede expresar como:

<p>$\frac{1}{2} m_a V_a^2 + \frac{1}{2} m_b V_b^2 = \frac{1}{2} m_a V_a'^2 + \frac{1}{2} m_b V_b'^2$ (B)</p> Signup and view all the answers

Que ocurre con las velocidades relativas antes y después del choque elástico?

<p>Son inversas (B)</p> Signup and view all the answers

En el péndulo balístico, ¿qué relación se establece para medir la velocidad de un proyectil?

<p>$V_0 = \frac{(m + M)}{m} \sqrt{2gh}$ (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se entiende por fuerzas de choque?

<p>Fuerzas internas que surgen en el momento de contacto (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la característica de las colisiones elásticas que no ocurre en las inelásticas?

<p>Conservación de la energía cinética (D)</p> Signup and view all the answers

El coeficiente de restitución puede tomar el valor de 1 en choques:

<p>Perfectamente elásticos (A)</p> Signup and view all the answers

Al calcular la velocidad del centro de masa, ¿cuál es la relación utilizada?

<p>$v_{CM} = \frac{m_1 v_1 + m_2 v_2}{M}$ (D)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Energía

Capacidad para realizar trabajo.

Energía Cinética

Energía asociada al movimiento de un cuerpo.

Teorema del Trabajo y Energía Cinética

El trabajo realizado por una fuerza es igual al cambio en la energía cinética del cuerpo.

Energía Cinética Positiva

Existe cuando un objeto está en movimiento, sin importar su dirección.

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Trabajo (Físico)

Fuerza aplicada sobre un desplazamiento.

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Energía Potencial

Energía asociada con la posición de un objeto en un sistema.

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Energía Potencial Gravitatoria

Energía potencial asociada a la altura y al peso de un objeto.

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Trabajo=0

Cuando el trabajo realizado por una fuerza es nulo, la velocidad del objeto es constante.

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Choque perfectamente elástico

Un choque donde los cuerpos rebotan sin cambios en su forma y se conserva la energía cinética y la cantidad de movimiento.

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Choque perfectamente inelástico (plástico)

Un choque donde los cuerpos se pegan y se mueven juntos, conservando la cantidad de movimiento, pero la energía cinética se transforma en calor o deformación.

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Ejemplo de choque inelástico: Péndulo balístico

Un sistema donde una bala se incrusta en un bloque de madera, permitiendo calcular la velocidad de la bala a partir de la altura alcanzada por el bloque

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Coeficiente de restitución (e)

Mide la elasticidad del choque. Se calcula como la relación entre la velocidad relativa después del choque y la velocidad relativa antes del choque.

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Centro de masa de un sistema de partículas

El punto donde se concentra toda la masa del sistema. Se calcula como la suma vectorial de las posiciones de las partículas, ponderadas por sus masas.

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Sistema C (centro de masa)

Un sistema de referencia inercial ubicado en el centro de masa de las partículas.

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Velocidad del centro de masa

Se calcula como la suma vectorial de las velocidades de las partículas, ponderadas por sus masas, dividida por la masa total del sistema.

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Cantidad de movimiento de un sistema de partículas

La suma vectorial de la cantidad de movimiento de cada partícula en el sistema.

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Cantidad de movimiento = Masa × Velocidad del centro de masa

La cantidad de movimiento de un sistema es igual a la masa total del sistema multiplicada por la velocidad del centro de masa.

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Centro de Masa

Punto imaginario que representa la posición promedio de la masa total de un sistema de partículas.

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Sistema Aislado

Sistema que no está sujeto a fuerzas externas, por lo que su cantidad de movimiento se conserva.

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¿Qué sucede con la velocidad del centro de masa en un sistema aislado?

La velocidad del centro de masa permanece constante con respecto a un sistema de referencia inercial.

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Sistema de Referencia Inercial 'C'

Sistema de referencia fijo en el centro de masa de un sistema de partículas.

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Cantidad de Movimiento Total (en el sistema 'C')

La suma vectorial de las cantidades de movimiento de todas las partículas en un sistema es igual a cero cuando se observa desde el sistema de referencia 'C'.

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Fuerzas Exteriores

Fuerzas que actúan sobre un sistema desde fuera, provocando cambios en la cantidad de movimiento total.

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Fuerzas Internas

Fuerzas que actúan entre las partículas dentro de un sistema, no afectando la cantidad de movimiento total.

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Principio de Conservación de la Cantidad de Movimiento

La cantidad de movimiento total de un sistema aislado permanece constante en el tiempo.

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Masa Reducida

Una masa que representa el movimiento relativo de dos partículas que interactúan.

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¿Para qué sirve la masa reducida?

Simplifica el análisis del movimiento relativo de dos partículas que interactúan, como si fuese una sola partícula con una masa reducida.

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Energía Cinética de un Sistema

La suma de la energía cinética de cada partícula en un sistema.

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Trabajo Externo

Trabajo realizado por fuerzas externas que actúan sobre un sistema.

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Trabajo Interno

Trabajo realizado por las fuerzas internas que actúan entre las partículas de un sistema.

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Energía Propia de un Sistema

Suma de la energía cinética y potencial de un sistema, excluyendo la energía potencial gravitatoria.

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¿Qué es la energía potencial elástica?

La energía potencial elástica es la energía almacenada en un objeto debido a su deformación elástica, como un resorte estirado o comprimido.

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Trabajo realizado por un resorte

El trabajo realizado por la fuerza del resorte es negativo cuando el resorte se estira o comprime, ya que la fuerza del resorte y el desplazamiento tienen sentidos opuestos.

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Fuerza conservativa

Una fuerza es conservativa si su trabajo es independiente de la trayectoria del cuerpo y solo depende de los puntos inicial y final.

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Energía mecánica

La energía mecánica de un objeto es la suma de su energía cinética y energía potencial.

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Conservación de la energía mecánica

La energía mecánica de un sistema permanece constante si las únicas fuerzas que actúan son conservativas.

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Choque elástico

Un choque elástico es una colisión en la que la energía cinética total del sistema se conserva.

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Choque inelástico

Un choque inelástico es una colisión en la que la energía cinética total del sistema no se conserva.

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¿Qué se conserva en un choque?

En todo tipo de choque, se cumple el principio de conservación de la cantidad de movimiento.

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Choque central

Un choque central ocurre cuando las fuerzas resultantes de la interacción tienen como recta de acción la línea que une los centros de masas de ambos cuerpos.

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Trabajo de la fuerza gravitatoria

El trabajo de la fuerza gravitacional es negativo si el cuerpo sube, ya que la fuerza gravitacional y el desplazamiento tienen sentidos opuestos.

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Relación entre trabajo y energía potencial

El trabajo realizado por una fuerza conservativa es igual al cambio negativo en la energía potencial.

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Fuerzas internas vs. externas

Las fuerzas internas no modifican la cantidad de movimiento del sistema, solo las fuerzas externas pueden modificar la cantidad de movimiento.

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Energía potencial gravitacional

La energía potencial gravitacional es la energía que un objeto tiene debido a su posición en un campo gravitacional.

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Trabajo realizado por una fuerza conservativa

El trabajo realizado por una fuerza conservativa es reversible.

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Variación de la energía mecánica

La variación de la energía mecánica es igual a la suma de las variaciones de la energía cinética y la energía potencial.

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Study Notes

Energía y Trabajo

  • La energía es la capacidad para realizar trabajo.
  • La energía es una magnitud escalar, medida en Joules (J).
  • Existen diferentes tipos de energía, aplicables a diversas ciencias.

Energía Cinética

  • Es la energía asociada al movimiento de un cuerpo.
  • Un cuerpo en reposo no tiene energía cinética.
  • La energía cinética se mide por el trabajo que un cuerpo en movimiento puede realizar.
  • Un cuerpo en movimiento tiene energía cinética positiva, independientemente de su dirección.
  • Para detener un cuerpo en movimiento, se requiere aplicar una fuerza que realice trabajo.

Teorema del Trabajo y la Energía Cinética

  • El trabajo realizado por una fuerza aplicada a un cuerpo cambia su energía cinética.
  • La variación de la energía cinética (ΔEC) es igual al trabajo realizado (W).
  • Si el trabajo es positivo, la energía cinética aumenta.
  • Si el trabajo es negativo, la energía cinética disminuye.
  • Si el trabajo es cero, la energía cinética no cambia (velocidad constante).

Energía Potencial

  • La energía potencial está asociada a la posición de los cuerpos en un sistema.
  • Mide la posibilidad de realizar trabajo.
  • La energía potencial gravitatoria depende del peso del cuerpo y su altura sobre el suelo.
  • El trabajo de la fuerza gravitatoria es igual al cambio de energía potencial (ΔEP).
  • Si un cuerpo sube, el trabajo de la fuerza gravitatoria es negativo, aumentando la energía potencial.

Energía Potencial Elástica

  • La energía potencial elástica se relaciona con la deformación de un resorte.
  • Depende de la constante elástica (K) y la deformación (x) del resorte.
  • El trabajo realizado por la fuerza del resorte es igual al negativo del cambio de energía potencial elástica (ΔEP).

Fuerzas Conservativas

  • Una fuerza es conservativa si su trabajo se expresa como la diferencia entre los valores inicial y final de la energía potencial (W = -ΔEP).
  • Las fuerzas conservativas son reversibles.
  • El trabajo de una fuerza conservativa es independiente de la trayectoria, solo depende de los puntos inicial y final.
  • El trabajo de una fuerza conservativa es nulo en una trayectoria cerrada.
  • Si solo actúan fuerzas conservativas, la energía mecánica se conserva.

Principio de Conservación de la Energía Mecánica

  • La energía mecánica (EM) es la suma de la energía cinética y potencial.
  • En presencia solo de fuerzas conservativas, la energía mecánica se conserva (EM = constante).
  • En la caída libre de un cuerpo, la energía mecánica se conserva, transformándose entre energía potencial y cinética. El cuerpo pierde energía potencial, ganando energía cinética.

Choques Perfectamente Elásticos

  • Los choques elásticos se producen sin cambios en la forma de los cuerpos.
  • Se conservan la cantidad de movimiento y la energía cinética.
  • La velocidad relativa antes y después del choque tiene el mismo módulo y sentidos opuestos.

Choques Perfectamente Inelasticos (Plásticos)

  • Los cuerpos que chocan permanecen unidos después del choque.
  • Se conserva la cantidad de movimiento, pero la energía cinética se pierde debido a la deformación y el calor.
  • La velocidad final común de los cuerpos se puede calcular usando la conservación del momento.

Coeficiente de Restitución

  • El coeficiente de restitución (e) mide la elasticidad de los cuerpos en un choque.
  • e = 1 para choques perfectamente elásticos.
  • e = 0 para choques perfectamente inelásticos.

Centro de Masa de un Sistema de Partículas

  • El centro de masa es el punto donde se concentra toda la masa del sistema.
  • Se calcula a partir de las masas y posiciones de cada partícula.
  • Un sistema de referencia inercial instalado en el centro de masa se denomina sistema "C".

Velocidad del Centro de Masa

  • La velocidad del centro de masa es el promedio ponderado de las velocidades de las partículas.
  • En un sistema aislado, la velocidad del centro de masa es constante.

Cantidad de Movimiento de un Sistema de Partículas

  • La cantidad de movimiento total del sistema es igual a la cantidad de movimiento de todas las partículas.
  • En un sistema aislado, la cantidad de movimiento total se conserva.

Fuerzas Internas y Externas

  • Las fuerzas internas no modifican la cantidad de movimiento del sistema.
  • Las fuerzas externas modifican la cantidad de movimiento del sistema, y la suma vectorial de fuerzas externas es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento.

Masa Reducida

  • La masa reducida (μ) simplifica el análisis del movimiento relativo de dos partículas interactuantes.
  • Permite representar el movimiento relativo como si fuera un cuerpo único. (Solo considera fuerzas internas)

Energía Cinética de un Conjunto de Partículas

  • La variación de la energía cinética de un sistema de partículas es consecuencia del trabajo de las fuerzas externas.
  • Si las fuerzas internas son conservativas, la variación de la energía cinética se calcula sumando las variaciones de energía potencial y de las fuerzas externas.

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Description

Este cuestionario explora los conceptos fundamentales de energía y trabajo, enfocándose en la energía cinética y su relación con el trabajo realizado. Se analizarán cómo varía la energía cinética según el trabajo realizado sobre un cuerpo y la importancia de la fuerza aplicada. Ideal para estudiantes que desean comprender mejor estos principios físicos.

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