Fuerza, Energía y Trabajo: Fundamentos Esenciales de la Física
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La Fuerza y sus Efectos
La fuerza es toda acción capaz de alterar el estado de reposo o movimiento de los cuerpos o de producir en ellos alguna deformación.
F = m · a - a = v/t.
La unidad de fuerza es el newton, N, y es la fuerza que debe aplicarse a un cuerpo de un kilogramo de masa para que incremente su velocidad 1 m/s.
1 N = 1 kg · 1 m/s².
El kilopondio es la fuerza con que la Tierra atrae a un cuerpo de 1 kg de masa situado sobre la superficie terrestre.
1 Kp = 9,8 N.
Naturaleza Vectorial de las Fuerzas
Un vector es un segmento orientado. Elementos:
- Módulo: es la intensidad de la fuerza.
- Dirección: es la recta sobre la que actúa el vector fuerza.
- Sentido: indica la dirección de la fuerza.
El Peso
Se denomina el peso de un cuerpo a la fuerza de atracción gravitatoria que la Tierra ejerce sobre él.
p = m · g - gravedad = 9,8 m/s².
La Energía y sus Formas
La energía es la magnitud física por la que los cuerpos tienen capacidad para realizar transformaciones en ellos mismos o en otros cuerpos.
- Energía mecánica: cinética, potencial gravitatoria y potencial elástica.
- Energía térmica: es la que fluye de un cuerpo a otro cuando existe diferencia de temperatura.
- Energía química: es la que poseen todas las sustancias de la naturaleza debido a la fuerza con que están unidos sus átomos.
- Energía radiante: es la que poseen las radiaciones electromagnéticas, la luz.
- Energía eléctrica: es la que posee la corriente eléctrica.
- Energía nuclear: procede de los núcleos atómicos.
Trabajo
El trabajo, W, de una fuerza constante aplicada a un cuerpo es igual al producto de la fuerza, F, por el desplazamiento, s, del cuerpo en la dirección de la fuerza.
W = F · s.
La unidad de trabajo es el julio, J, que es el trabajo realizado por una fuerza de un newton que, aplicada a un cuerpo, lo desplaza un metro en la misma dirección que la fuerza.
1 J = 1 N · 1 m.
La Potencia
Llamamos potencia a la relación entre el trabajo realizado y el tiempo empleado.
P = W/t.
La unidad de potencia es el vatio, W, que es la potencia de un sistema que realiza el trabajo de un julio en un segundo.
1 W = 1 J/1 s.
Fuentes de Energía
Llamamos fuentes de energía a los recursos existentes en la naturaleza de los que la humanidad puede obtener energía utilizable en sus actividades.