CARACTERÍSTICAS DE LA ENERGÍA
La Energía se
Transforma
mediante
Máquinas
Motor+mecanismo
Potencia
Rendimiento
Transfiere
Conserva
Degrada
mediante
Trabajo
Un ser realiza una
fuerza sobre otro
Choques
Calor
Hay una diferencia
de temperaturas
Ondas
Principio
Conservación
de la energía
La cantidad de
energía degradada
en el universo
aumenta.
TRANSFORMACIONES Y
TRANSFERENCIAS DE ENERGÍA
Máquinas
Es un conjunto de elementos móviles y fijos cuyo funcionamiento
posibilita aprovechar, regular o transformar energía o realizar
un trabajo con un fin determinado.
•Motor: es el mecanismo que transforma la energía original en un
movimiento útil para la realización del trabajo requerido.
•Mecanismo: es el conjunto de elementos mecánicos, de los que
alguno será móvil, destinado a transformar la energía proporcionada
por el motor en el efecto útil buscado.
•Bastidor: es la estructura rígida que soporta el motor y el mecanismo,
garantizando el enlace entre todos los elementos.
Las máquinas transforman y transfieren energía .
MÁQUINAS SENCILLAS
TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA
Las distintas formas de manifestarse la energía se pueden transformar de una en otra.
Cuando dejamos caer un
objeto desde una altura
podemos interpretar que
su energía potencial se
transforma en cinética:
Ep0 = Ecf
En un dardo que se incrusta en la diana, hay una transformación de
energía cinética en trabajo.
Ec0 = Wroz
Una bola que rueda por un pasillo y va disminuyendo su velocidad, es
un ejemplo de transformación de energía cinética en trabajo contra las
fuerzas de rozamiento, o lo que es lo mismo, en energía disipada:
Ec0 - Wroz = Ecf
Sólo es posible si no hay
rozamiento o la bola puede
realizar un trabajo motor
TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
Es el paso de energía de un cuerpo a otro
•La energía sólo se percibe cuando pasa de un cuerpo a otro.
•El trabajo es energía en transferencia de un cuerpo a otro.
•Cuando un cuerpo realiza un trabajo pierde energía , y el cuerpo
que recibe el trabajo puede ganar energía.
Transformaciones y transferencias de energía
Trabajo chica: F·∆x  E. potencial elástica arco-flecha 
E. cinética flecha  trabajo deformación sobre diana
La grúa transforma la energía química del combustible en un trabajo
que transfiere energía: aumento de la Ep del objeto que eleva: WF = Epf
El aumento de la energía cinética se debe al trabajo realizado por el
motor : Ecf = WF
El Audi RS5 Coupé pasa de cero a cien en 4,6 s
ENERGIA DISIPADA
Si existe rozamiento en una transformación de energía, la energía
mecánica no se conserva.
Las fuerzas de rozamiento impiden la conservación de la energía mecánica
dado que realizan un trabajo de rozamiento y la energía mecánica
disminuye durante el movimiento: Wroz = Froz · ∆x = -∆E = Ef - E0
Cuando un cuerpo se mueve aparecen fuerzas de interacción
con el medio: aire, agua, suelo …
Las fuerzas de rozamiento realizan un trabajo y transfieren
energía del cuerpo que se mueve al medio (el cuerpo pierde
energía), en forma de energía degradada.
T R
RO
A Z
B A
AM
J I
OE
N
d T
eO
ENERGIA DISIPADA
Siempre que tiene lugar una transferencia de energía entre dos
cuerpos, la energía que recibe el segundo es inferior a la que pierde
el primero.
Cuando provocamos una transformación de un tipo de energía en
otro, se origina una energía disipada en forma de calor.
ENERGIA
DEGRADADA
Es energía de baja calidad,
energía que ha perdido su
capacidad de transformarse
o transmitirse en forma de
trabajo .
Se dice que la energía eléctrica es una energía de alta calidad, porque
puede transformarse fácilmente en otras formas de energía, en cambio,
la energía térmica se dice que es de baja calidad, porque solo una
pequeña parte puede reutilizarse en otras formas de energía.
PRINCIPIO CONSERVACIÓN de la ENERGÍA
La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma o se transfiere.
La energía cambia constantemente de forma, se transmite de unos
sistemas a otros, pero no desaparece.
Aplica el Principio de la conservación de la energía a este Invento
Conservación de la energía:
Em0 = Emf
Si no existieran rozamientos y por tanto
energía disipada, la cantidad de energía
mecánica de un cuerpo permanecería
constante.
No habría que comunicarles Ep a las
pesas
POTENCIA de una MÁQUINA
•Es el cociente de dividir el trabajo realizado entre el tiempo
empleado en realizarlo.
•Es el trabajo realizado por una máquina en la unidad de tiempo.
P =
Unidades de
la Potencia
W / t
Sistema
W:
Trabajo
t:
Tiempo
P:
Potencia
S.I.
1J
julio
1s
segundo
1W
watio
Vatio : Es la potencia de una máquina que realiza el trabajo de un
julio en un segundo .
kilovatio: kW = 1000 vatios
Potencia nominal de una máquina
La potencia de una máquina es una de sus cualidades fundamentales.
Hace referencia a la rapidez con la que la máquina hará un trabajo.
1- A mayor potencia nominal, mayor cantidad de trabajo realizará la
máquina en el mismo tiempo.
Potencia
tiempo
Trabajo
P
t
W
p
w
Ejemplo: una bombilla de 100 W
hace más trabajo en un segundo,
da más luz, que una de 60 W.
2- A mayor potencia nominal,
la máquina hará el mismo
trabajo en menos tiempo.
Ejemplo: Un motor de
ascensor de 11kW, hace que
la cabina suba más rápido
que un motor de 5kW.
Potencia
tiempo
P
p
t
t
Trabajo
W
2- A mayor potencia nominal,
la máquina hará el mismo
trabajo en menos tiempo.
Ejemplo: Un automóvil de
100 C.V. realiza el trabajo de
desplazarse 50 km en menos
tiempo que uno de 25 C.V.
1 caballo de vapor 1 C.V. = 736 W
Las máquinas se valoran, y por tanto se compran y se pagan, en
función de su potencia.
Diferentes motores - potencias
MEGANE SEDAN
1.4 16V
100 cv
1.6 16V
110 cv
1.6 16V
110 cv
2.0 16V
135 cv
1.5 dCi
85 cv
1.5 dCi
105 cv
1.9 dCi
130 cv
1.9 dCi
130 cv
FAP
2.0 dCi
16V
150 cv
POTENCIA
rapidez para
realizar un
trabajo
Radiadores eléctricos de aceite estándar
RN-2500
GRIS
EAN-13: 8412788020651
Potencia máxima (W): 2500
Recogecables: SÍ
Nº de elementos: 11
posiciones termostato: 6
RN-2000
GRIS
EAN-13: 8412788020644
Potencia máxima (W): 2000
Recogecables: SÍ
Nº de elementos: 9
posiciones termostato: 6
RN-1500
GRIS
EAN-13: 8412788020637
Potencia máxima (W): 1500
Recogecables: SÍ
Nº de elementos: 7
posiciones termostato: 6
RENDIMIENTO de una MÁQUINA
TRABAJO
ENERGÍA
Rendimiento η =
W útil
W motor
E útil
Rendimiento η = E suministrada
RENDIMIENTO
de una
MÁQUINA
Rendimiento de una máquina es el cociente entre el trabajo útil que se
obtiene y el trabajo motor o energía aplicada.
•El Wútil es siempre inferior al Wmotor ya que debido a los rozamientos
hay siempre una energía disipada en forma de calor, sonido …
•El rendimiento de una máquina es siempre inferior al 100%
TRADUCIR UN CAMBIO
EN UNA ECUACIÓN ENERGÉTICA
Situación inicial
m = 200 g = 0´2 kg
v = 36 km/h = 10 m/s
h=
∆Em en el cambio
∆x = 15 m
t=
P=
Froz = x
Ec sí
Ep
+ WF
- Wroz sí
Situación final
m = 200 g = 0´2 kg
v = 3 m/s
h=
∆x=
F=
Ec sí
Ep
WF (Trabajo de deformación)
Se lanza una pelota de 200g, a rodar por un pasillo, con velocidad de
36km/h. Tras recorrer 15m su velocidad es de 3m/s. Calcula la
fuerza de rozamiento de la bola con el suelo.
Ecuación: Ec0 - Wroz = Ecf ↔ ½ m· v0 2 - Froz· ∆x = ½ m· vf 2
TRADUCIR UN CAMBIO EN UNA ECUACIÓN ENERGÉTICA
Situación inicial
m = 1000 kg
v= 0
h=
∆Em en el cambio
∆x =
t= 9s
P= x
Froz =
Ec 0
Ep
+ WF sí
- Wroz
Situación final
m = 1000 kg
v = 100 km/h = 27´8 m/s
h=
∆x=
F=
Ec sí
Ep
WF (Trabajo de deformación)
Un automóvil de masa 1000 Kg pasa de 0 a 100 km/h en 9 segundos.
1- Calcula la potencia útil con la que ha trabajado el motor.
2- Si el coche tiene una potencia nominal de 120 C.V. Calcula el
rendimiento de la máquina.
1- Ecuación: WF = Ecf ↔ P · t = ½ m· vf 2
2- Ecuación: η = Pútil / Pnominal (en las mismas unidades)
TRADUCIR UN CAMBIO EN UNA ECUACIÓN ENERGÉTICA
Situación inicial
m = x kg
v=
h= 0
Ec
Ep 0
∆Em en el cambio
∆x =
t= 1s
P = 2 CV = 1472 W
70% de 1472 = 1030´4
Froz =
+ WF sí
- Wroz
Situación final
m = x kg
v=
h = 12 m
∆x=
F=
Ec
Ep sí
WF (Trabajo de deformación)
Un agricultor utiliza una motobomba de 2 C.V. para sacar agua de un
pozo a 12 m de profundidad. Calcula el caudal por segundo.
Suponemos que el rendimiento de la motobomba es del 70%
Ecuación: WF = Epf ↔ P · t = m· g · h
1030,4·1 = x· 9´8· 12
TRADUCIR UN CAMBIO EN UNA ECUACIÓN ENERGÉTICA
Situación inicial
m = 1000 kg
v = 120 Km/h = 33´3 m/s
h=
Ec sí
Ep
∆Em en el cambio
∆x = x
t=
P=
Situación final
m = 1000 kg
v= 0
h=
∆x=
Froz = N·μ = peso·μ = m·g·μ F =
+ WF
Ec 0
- Wroz sí
Ep
WF (Trabajo de deformación)
Un coche de masa 1000 Kg que va a 120 km/h tiene que frenar en
seco, ya que él anterior así lo ha hecho, ante la incorporación de
otro coche a la calzada. ¿Que distancia recorrerá antes de pararse?
El coeficiente de rozamiento longitudinal (μ), para un pavimento
rígido seco, se toma: 0,67
Ecuación: = Ec0 – Wroz = 0 ↔ ½ m· v0 2 - N·μ·∆x = 0
Distancia de
seguridad
ǁ
distancia de percepción
+
distancia de reacción
+
distancia de frenado
Para un automóvil de masa 1000 kg que circula a 120 Km/h:
D percepción: ∆x = v·t = 33´3 m/s · 0´75 s =24´9 m
D reacción: ∆x = v·t = 33´3 m/s · 0´75 s =24´9 m
D frenado: ½·1000·33´32 = 1000·9´8·0´67· ∆x  ∆x = 84´4 m
Sumando las distancias: 24´9 · 2 + 84´4 = 134´2 m
Distancia de seguridad
Para calcular la distancia de seguridad en calzadas secas se emplea
la regla del cuadrado. Así, si circulamos a 120km/h la distancia de
seguridad debe ser, quitando el cero, 122 = 144 m.
Si la calzada está mojada μ pasa a valer en torno a 0´4. se aconseja
duplicar la distancia de seguridad
http://shelf3d.com/WSQl-pQj_BM#Trupa Dolly Cretu 2010
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=UKNLArrUJCg
http://www.youtube.com/watch?v=w2xw3a0cdhE
http://www.dgt.es/revista/num192/pages/infografias.html
http://www.hverdugo.cl/varios/animaciones.htm
http://meapunto.files.wordpress.com/2010/06/documento-10.pdf
http://www.xtec.cat/~ocasella/exercici/p-tpe2.htm
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