1.-Trabajo A)Concepto de trabajo en la vida cotidiana

1.-Trabajo
A)Concepto de trabajo en la vida cotidiana
El trabajo es la condición fundamental de toda la vida humana. Es la condición
misma del desarrollo del hombre a lo largo de su historia. El trabajo no es
solamente un medio para producir bienes o riquezas tomándola de la historia.
Es el motor que crea al hombre lo desarrolla , impulsa sus habilidades y
capacidades, su inteligencia, así como su cultura.
En la industria, el trabajo tiene una gran variedad de funciones, en la minería y
en la agricultura; también hay producción en el sentido amplio del término, o
transformación de materias primas en objetos útiles para satisfacer las
necesidades humanas; distribución, o transporte de los objetos útiles de un
lugar a otro, en función de las necesidades humanas; las operaciones
relacionadas con la gestión de la producción, como la contabilidad y el trabajo
de oficina; y los servicios, como los que producen los médicos o los profesores.
B)Definición de trabajo en la ciencia física
Se puede considerar como Trabajo (física) a la interacción y transferencia de
energía entre cuerpos cuando se llega a producir alguna interacción física entre
estos al experimentar la acción de energía sobre los cuerpos, de forma
matemática se considera trabajo a el producto de una fuerza aplicada sobre un
cuerpo y del desplazamiento del cuerpo en la dirección de esta fuerza. Mientras
se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce una transferencia de energía al
mismo, por lo que puede decirse que el trabajo es energía en movimiento. Las
unidades de trabajo son las mismas que las de energía. Cuando se levanta un
objeto desde el suelo hasta la superficie de una mesa, por ejemplo, se realiza
trabajo al tener que vencer la fuerza de la gravedad, dirigida hacia abajo; la
energía comunicada al cuerpo por este trabajo aumenta su energía potencial.
También se realiza trabajo cuando una fuerza aumenta la velocidad de un
cuerpo, como ocurre por ejemplo en la aceleración de un avión por el empuje
de sus reactores. La fuerza puede no ser mecánica, como ocurre en el
levantamiento de un cuerpo o en la aceleración de un avión de reacción;
también puede ser una fuerza electrostática, electrodinámica o de tensión
superficial (véase Electricidad). Por otra parte, si una fuerza constante no
produce movimiento, no se realiza trabajo. Por ejemplo, el sostener un libro con
el brazo extendido no implica trabajo alguno sobre el libro, independientemente
del esfuerzo necesario.
* Trabajo Mecánico
El trabajo mecánico es una fuerza escalar producido solo cuando una fuerza
mueve un cuerpo en su misma dirección. El trabajo mecanico es algo que
puede medirse con precisión. Dos factores estan presentes cuando se reasliza
un trabajo: la aplicación de una fuerza y el movimiento del objeto por efecto de
esa fuerza.
C) Concepto de Vector Fuerza y Vector Desplazamiento
Vectores y fuerza neta Con frecuencia, sobre un cuerpo actúan
simultáneamente varias fuerzas. Puede resultar muy complejo calcular por
separado el efecto de cada una; sin embargo, las fuerzas son vectores y se
pueden sumar para formar una única fuerza neta o resultante (R) que permite
determinar el comportamiento del cuerpo.
Se denomina momento de una fuerza respecto de un punto al producto
vectorial del vector posición r de la fuerza por el vector fuerza F
M= r x F
D) Expresión matemática de trabajo .(W)
a) Trabajo como un producto escalar
El trabajo es igual al producto de la fuerza por la distancia
T=Fd
b) Expresión matemática de trabajo (W), cuando la fuerza tiene la misma
dirección
T= F cos O d o bien T=Fdcos O
Donde:
T: trabajo realizado en Nm=Joule=J
Fcos = componente de la fuerza en la dirección de movimiento en Newton (N)
d= desplazamiento en metros (m)
c) Expresión matemática de trabajo (W), cuando la fuerza no se aplica en
la misma dirección del desplazamiento.
1J=Nm
Se realiza un trabajo de un Jouel (1J) cuando al aplicar una fuerza de un
newton a un cuerpo , este se desplaza un metro.
d) Unidades del trabajo en el Sistema Internacional (S.I.) de Unidades
La unidad de trabajo en el Sistema Internacional de Unidades es el Jouel, que
se define como el trabajo realizado por una fuerza de 1 newton a lo largo de un
metro. El trabajo realizado por unidad de tiempo se conoce como potencia. La
potencia correspondiente a un Jouel por segundo es un vatio. Kilográmetro:
equivale a la fuerza de un kilogramo actuando a lo largo de un metro. Erg:
Equivale a la aplicación de3 la fuerza de una DINA a una distancia de un
centímetro.
Jouel=J
Kilográmetro=Kgm
Erg=Erg
La fuerza se mide en Newton(N)
La distancia se mide en metros (m)
El trabajo en (Nxm)
Las unidades (Nmx) pueden ser sustituidas en Joule(J)
2. POTENCIA
CONCEPTO Y/O DEFINICIÓN DE POTENCIA
&POTENCIA MECANICA
El trabajo, o transferencia de energía, realizado por unidad de tiempo. El
trabajo es igual a la fuerza aplicada para mover un objeto multiplicada por la
distancia a la que el objeto se desplaza en la dirección de la fuerza. La potencia
mide la rapidez con que se realiza ese trabajo. En términos matemáticos, la
potencia es igual al trabajo realizado dividido entre el intervalo de tiempo a lo
largo del cual se efectúa dicho trabajo.
El concepto de potencia no se aplica exclusivamente a situaciones en las que
se desplazan objetos mecánicamente. También resulta útil, por ejemplo, en
electricidad. Imaginemos un circuito eléctrico con una resistencia. Hay que
realizar una determinada cantidad de trabajo para mover las cargas eléctricas a
través de la resistencia. Para moverlas más rápidamente —en otras palabras,
para aumentar la corriente que fluye por la resistencia— se necesita más
potencia.
Lo que corrientemente importa conocer en la práctica es la cantidad de trabajo
de una maquina puede realizar en un tiempo dado, en un segundo, por
ejemplo:
Se llama potencia de un motor el trabajo que puede realizar por unidad de
tiempo.
EXPRESIÓN MATEMÁTICA DE POTENCIA
UNIDADES DE POTENCIA EN EL S.I.
La potencia siempre se expresa en unidades de energía divididas entre
unidades de tiempo. La unidad de potencia en el Sistema Internacional es el
vatio, que equivale a la potencia necesaria para efectuar 1 joule de trabajo por
segundo. Una unidad de potencia tradicional es el caballo de vapor (CV), que
equivale aproximadamente a 746 vatios. Su unidad de tiempo siempre es el
segundo.
3.- ENERGIA.
 Concepto y/o definición de energía.
• Energía, capacidad de un sistema físico para realizar trabajo.
• Capacidad que tiene la materia de producir trabajo en forma de
movimiento, luz, calor, etc.
• Es la capacidad de que dispone un cuerpo o un sistema de cuerpos para
realizar un trabajo.
 Formas en que se manifiesta la energía en la naturaleza.
Los vegetales utilizan dos fuentes de energia. Toman la energia radiante que
procede del sol y la convierten en energia química, fabricando moléculas como
la glucosa.
Posteriormente se produce la combustión de estas moléculas y este echo
proporciona la energia necesaria para vivir.
El resto de los seres vivos no podemos tomar directamente la energia que
proviene del sol.
Por esta razon, nuestra fuente de energia son los alimentos que proceden de
otros seres vivos.
De los almentos aprovechamos la energia química contenida en moléculas
como la glucosa. Esta energia se libera mediante su combustión.
a) ejemplos de la transformación de la energía
• cuando una roca esta sostenida en la sima de una montaña tiene
energía potencial, pero, de repente cae, al caer se la energía potencial
se transforma en energía cinética porque dicha roca esta en movimiento.
• En el hogar se consume gran cantidad de energia.
• Al encender un auto
• Los alimentos- fuente de energia vital.
b) ley dela conservación de la energía.
• La energía no se crea ni se destruye solamente se transforma de
manera que la energia total es constante.
• En cualquier proceso, la energía total ni aumenta ni se destruye. La
energía puede transformarse de una forma a otra, y ser transferida de un
cuerpo a otro, pero la cantidad total permanece constante.
C) Energía cinética.
Concepto y/o definición de energía cinética.
Es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo, si dicho cuerpo se
encuentra en movimiento y de acuerdo a su velocidad y su masa.
Cinética proviene del griego kinetikos y significa: movimiento
La energia cinetica de un cuerpo es la capacidad que posee de realizar un
trabajo debido a su movimiento.
2.- energía que un objeto posee debido a su movimiento.
Expresión matemática de la energía cinética.
La fórmula que representa la Energía Cinética es la siguiente:
Ec = 1/2· m · v2
E c = Energía cinética
m = masa
v = velocidad
En esta ecuación, debe haber concordancia entre las unidades empleadas.
Todas ellas deben pertenecer al mismo sistema.
Energía cinética de un cuerpo
Cuando un cuerpo está en movimiento posee energía cinética ya que al
chocar contra otro puede moverlo y, por lo tanto, producir un trabajo. Para que
un cuerpo adquiera energía cinética o de movimiento, es decir, para ponerlo en
movimiento, es necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que
esté actuando dicha fuerza, mayor será la velocidad del cuerpo y, por lo tanto,
su energía cinética será también mayor.
Unidades de energía cinética en el S. I.
En el Sistema Internacional (SI), la masa m se mide en kilogramo (kg) y la
velocidad v en metros partido por segundo ( m / s), con lo cual la energía
cinética resulta medida en Joule ( J ).
D) Energía potencial gravitacional
Concepto y/o definición de energía potencial gravitacional.
Energía potencial gravitatoria es aquella energía que poseen los cuerpos que
se encuentran en altura. Esta energía depende de la masa del cuerpo y de la
atracción que la Tierra ejerce sobre él (gravedad).
Cuando se ubica a cierta altura un cuerpo se dice que este posee energia
potencial porque al dejar caer el cuerpo puede realizar un trabajo como
demoler una construcción, comprimir o aplastar a otros objetos, ocasiona
perforaciones, provocar movimientos, etc.
Es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo dpendiendo de
la altura en que se encuentren.
Expresión matemática de trabajo potencial
Ep= (m* gt)*h
m = masa g t = gravedad de la tierra h = altura
Unidades de energía potencial gravitacional en el S. I.
Máquinas simples
 Definición.
Todos los aparatos que se utilizan comúnmente para obtener una fuerza
grande aplicando una fuerza pequeña, se conocen como máquinas simples, las
maquinas simples están clasificadas en:
a) palancas
b) poleas
c) torno
d) plano inclinado
 Definición y ejemplos de maquinas simples
Se define a la palanca como una barra rígida apoyada en un punto sobre la
cual se aplica una fuerza pequeña para obtener una gran fuerza en el otro
extremo; la fuerza pequeña se denomina potencia (p) y la gran fuerza,
resistencia (R), al eje de rotación sobre el cual gira la palanca se llama punto
de apoyo o fulcro (A).
Al utilizar palancas se aplica el principio de los momentos donde una de las
fuerzas hace girar la palanca en un sentido y la otra en sentido contrario.
De acuerdo con la posición de la potencia y de la resistencia con respecto al
punto de apoyo, se consideran tres clases de palancas, que son:
Intermóviles o de primer género
Interresistentes o de segundo género
Interpotentes o de tercer género
Las palancas intermóviles tienen el punto de apoyo cerca de la resistencia,
quedando con un brazo de palanca muy corto como en las tijeras o pinzas de
mecánico o similares.
Las palancas interresistentes tienen el punto de apoyo en un extremo de la
palanca, la potencia en otro extremo y la resistencia en algún punto
intermedio, como en las carretillas o en los diablos.
Las palancas interpotentes aplican la potencia en cualquier punto entre la
resistencia y el punto de apoyo como sucede con las pinzas para tomar el
pan o las ensaladas, o en las de depilar.
Las poleas
Las poleas han sido clasificadas como máquinas simples, son discos con una
parte acanalada o garganta por la que se hace pasar un cable o cadena; giran
alrededor de un eje central fijo y están sostenidas por un soporte llamado
armadura.
Existen poleas fijas y poleas móviles .
En las poleas fijas el eje se encuentra fijo, por lo tanto, la polea no se
desplaza, con su uso no se obtiene ventaja mecánica, ya que en uno de los
extremos estará sujeta la carga y en el otro se aplicará la fuerza para moverla,
ésta será de la misma magnitud.
La polea fija solamente se utiliza para cambiar la dirección o sentido de la
fuerza. Por lo mismo, su fórmula es F = C, siendo (c) la carga. Las poleas se
usan mucho en las obras de construcción para subir materiales, para sacar
agua de los pozos, etcétera.
En las poleas móviles el punto de apoyo está en la cuerda y no en el eje, por
lo tanto puede presentar movimientos de traslación y rotación. Como el caso de
dos personas que cargan una bolsa, cada una de ellas hace las veces de una
polea y sus brazos las veces de cuerdas, el peso se reparte entre los dos y se
produce una ventaja mecánica, que se expresa como F = c/2, siendo F =
fuerza, C = carga; el esfuerzo se reduce a la mitad.
Si se tienen más de dos cuerdas y por lo tanto varias poleas, se tendrá un
aparato llamado polipasto o aparejo, aumentando el número de poleas y por
lo tanto de cables, el esfuerzo se reduce.
Poleas Compuestas: Las poleas compuestas son aquellas donde se usan
más de dos poleas en el sistema, y puede ser una fija y una móvil, o dos fijas y
una
móvil
etc.,
Tirar una cuerda de arriba hacia abajo resulta más fácil que hacerlo desde bajo
hacia arriba. Para cambiar la dirección del esfuerzo, a la polea móvil se agrega
una
polea
fija,
proporcionando
una
ventaja
mecánica.
La ventaja mecánica es la disminución del esfuerzo.
Esta ventaja mecánica la determinamos contando los segmentos de cuerda
que llegan a las poleas móviles que soportan el esfuerzo.
La fuerza para levantar el cuerpo se va reduciendo proporcionalmente a la
cantidad de segmentos de cuerda que soportan directamente la fuerza.
También podemos agregar a una polea otra polea fija o una o varias móviles
para obtener una combinación de poleas que disminuya el esfuerzo.
Existen muchas combinaciones de poleas que se pueden usar, de acuerdo al
trabajo que se deba realizar y la ventaja mecánica que se desea conseguir.
El plano inclinado
La superficie plana que tiene un extremo elevado a cierta altura, forma lo que
se conoce como plano inclinado o rampa, que permite subir o bajar objetos
con mayor facilidad y menor esfuerzo deslizándolos por éste, que realizando el
trabajo en forma vertical.
Los elementos del plano inclinado son:
longitud del plano (I)
altura (h)
peso del cuerpo o carga (p)
fuerza necesaria para subir la carga (F)
El torno y el tornillo
El torno es una máquina simple, constituida por un cilindro de radio (r), que
gira sobre un eje, a través de una manivela con radio (R), a la cual se le aplica
una fuerza (F), que hace enrollar la cuerda en el cilindro subiendo la carga (C)
sostenida en el otro extremo. Este tipo de máquinas simples se emplea
generalmente para sacar agua de los pozos.
La aplicación se encuentra en: tornos manuales, cabestrantes, etcetera., la
expresión matemática de un torno es:
FR = Cr
en donde haciendo los despejes adecuados se puede tener cualquier elemento
como incógnita.
El tornillo es una aplicación del plano inclinado, que en este caso está
enrollado, al introducirse en algún material el rozamiento es demasiado,
evitando de esta manera que sea expulsado por la fuerza de resistencia.
 Expresión para determinar la eficiencia de una maquina simple.
• Palanca
Después de observar estos datos y basados en el principio de los
momentos, podemos llegar a la expresión matemática:
Fa = Rb
La expresión anterior indica el equilibrio de momentos, éste se obtiene cuando
la multiplicación de la fuerza (F) por su brazo de palanca (a) es igual al
producto de la resistencia (R) por su brazo de palanca (b).
• Polea
Para contar el número de cables de varias poleas no se debe tomar en cuenta
el primero de ellos, expresándose matemáticamente como: F = c/n, donde: c =
carga y n = número de poleas o cables.
• Plano Inclinado
Del trabajo realizado en un plano inclinado se obtiene la siguiente expresión:
ph = Fl
De la cual se puede tener como incógnita cualquiera de los elementos,
haciendo el despeje adecuado.
• Torna y tornillo
La aplicación se encuentra en: tornos manuales, cabestrantes, etcetera., la
expresión matemática de un torno es:
FR = Cr
En donde haciendo los despejes adecuados se puede tener cualquier elemento
como incógnita.