Conceptos Esenciales de Física: Trabajo, Energía y Fluidos
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Mecánica: Trabajo, Potencia y Máquinas
Trabajo
El trabajo se define como el producto de la fuerza eficaz que lo realiza por la longitud de la distancia recorrida:
W = F * s
Máquinas
Máquinas son todos aquellos dispositivos que hacen posible o más cómoda la realización de un trabajo.
Tipos de Palancas
Las palancas se clasifican en tres géneros:
- Primer género: El punto de apoyo está situado entre los puntos de aplicación de la potencia y la resistencia.
- Segundo género: La resistencia está situada entre el punto de apoyo y la potencia.
- Tercer género: La potencia se aplica entre el punto de apoyo y la resistencia.
Trabajo Activo y Pasivo
Si una fuerza favorece el movimiento de un cuerpo, realiza un trabajo activo o útil; si se opone al movimiento, es pasivo o inútil.
Potencia Mecánica
La potencia mecánica de un ser o una máquina es la relación entre el trabajo realizado por ella y el tiempo que tarda en realizarlo:
P = W / t
También puede expresarse como:
P = F * v
Energía
Energía y Trabajo
La realización de un trabajo es la manifestación externa de una transformación de energía.
Energía Mecánica
La energía mecánica es la que poseen los cuerpos debido a su velocidad, a su posición en un campo gravitatorio o a su estado de tensión:
Em = Ec + Epg + Epx
Energía Cinética
La energía cinética es la energía que poseen los cuerpos en movimiento y su valor depende de la masa del cuerpo y de la velocidad:
Ec = 1/2 m * v²
Teorema de las Fuerzas Vivas
El trabajo realizado por una fuerza al actuar sobre un cuerpo, modificando el valor de su velocidad, es igual a la variación de energía cinética que experimenta el cuerpo:
W = Ecfinal - Ecinicial
Energía Potencial Gravitatoria
La energía potencial gravitatoria es la energía que poseen aquellos cuerpos que están situados a una cierta altura dentro de un campo gravitatorio, estando referida esa altura a un nivel cero convenido arbitrariamente. Depende de la masa del cuerpo, el valor de g en el lugar considerado y la altura a la que se encuentra situado el cuerpo:
Epg = m * g * h
Energía Potencial Elástica
La energía potencial elástica es la energía que presentan los cuerpos elásticos cuando están sometidos a alguna deformación y se encuentran tensos. Depende de la constante elástica del cuerpo y de la deformación producida por él:
Epx = 1/2 k * x²
Principio de Conservación de la Energía Mecánica
En todo sistema aislado, la cantidad total de energía mecánica ha de ser siempre constante.
Fluidos
Densidad Relativa
La densidad relativa de una sustancia es el cociente entre su densidad y la de la sustancia tomada como patrón.
Presión
La presión es la relación que existe entre la fuerza que actúa perpendicularmente a una superficie y el valor de su área:
p = F / S
Presión Hidrostática
La presión hidrostática es la presión ejercida por un líquido debido a su peso sobre la superficie de todo cuerpo en contacto con él:
p = d * g * h
Principio de Pascal
La presión ejercida sobre un punto de un líquido se transmite en él con la misma intensidad en todas las direcciones y sentidos.
Principio de Arquímedes
Todo sólido sumergido total o parcialmente en un líquido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del líquido que desaloja.
Presión Atmosférica
La presión atmosférica es la presión que ejerce la atmósfera sobre la superficie de todos los cuerpos en contacto con ella.
Presión Normal o Atmósfera Física
Llamamos presión normal o atmósfera física al valor de la presión atmosférica en las proximidades de la corteza terrestre y a nivel del mar.
Contexto Histórico
Modelo Geocéntrico de Ptolomeo
Según el Modelo Geocéntrico de Ptolomeo, la Tierra se encuentra en el centro del universo e inmóvil, y a su alrededor giran el Sol, la Luna y los planetas.