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</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</p> Signup and view all the answers

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

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

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

    <p>$E_{pe} = rac{1}{2} Kx^2$</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.</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.</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.</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.</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.</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.</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>$W = - riangle E_p$</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>$E_p &lt; E_c$</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.</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</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</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</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</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</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</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</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</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</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</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</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</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</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué se conserva en un choque perfectamente elástico?

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

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

    <p>0</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</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</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>$m_a V_a + m_b V_b = (m_a + m_b)V$</p> Signup and view all the answers

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

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

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

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

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

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

    ¿Qué se entiende por fuerzas de choque?

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

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

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

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

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

    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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    Quiz Team

    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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