Potencia mecanica en procesos Disipativos.

La ley de la conservación de la energía constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema aislado permanece invariable con el tiempo, aunque esta se puede transformar en otro tipo de energía, la energía no puede crearse ni destruirse, si no que sólo se pude cambiar de una forma a otra.
Sin embargo la segunda ley de la termodinámica expresa que “La cantidad de entropía (magnitud que mide la parte de la energía que no puede utilizarse para producir un trabajo)   de cualquier sistema aislado termodinámicamente se incrementa con el tiempo”. Cuando una parte de un sistema cerrado interacciona con otra parte, la energía se divide hasta alcanzar un equilibrio térmico.
Se puede deducir que la energía no se conserva, si no que es transformada en otra.

Si la energía de un sistema es degradada en forma de calor se dice que es disipativo.
Los procesos disipativos, son aquellos que transforman la energía mecánica en energía térmica, por ejemplo: el rozamiento entre dos superficies sólidas, la fricción viscosa en el interior de un fluido, la resistencia eléctrica, entre otras.

Potencia Mecánica.

En la definición del trabajo no se especifica cuánto tiempo toma realizarlo. Cuando subes las escaleras con una carga haces el mismo trabajo ya sea que subas lentamente o corriendo. ¿Entonces por qué te sientes más fatigado cuando corres escalera arriba durante unos cuantos segundos que cuando subes tranquilamente durante unos minutos? Para entender esta diferencia es menester referirse a la rapidez con que se hace el trabajo, es decir, a la potencia. La potencia es la razón de cambio a la que se realiza el trabajo. Es igual al cociente del trabajo
realizado entre el intervalo de tiempo que toma
realizarlo: P= T/t.

Un motor de alta potencia realiza trabajo con rapidez. Un motor de automóvil cuya potencia es el doble de la del otro no produce necesariamente el doble de trabajo o el doble de rapidez que el motor menos potente. Decir que tiene el doble de potencia significa que puede realizar la misma cantidad de trabajo en la mitad del tiempo. La ventaja de un motor potente es la aceleración que produce.

Se puede considerar la potencia de la siguiente manera: un litro de gasolina puede realizar una cantidad de trabajo dada, pero la potencia que produce puede tener cualquier valor, dependiendo de que tan aprisa se consuma.

Trabajo y trasferencia de energia.

El calor es una manera de transferencia de energía en un sistema en virtud solamente de la diferencia de temperatura. Cualquier otro mecanismo de transferencia de energía en un sistema se llama trabajo.

El trabajo en termodinámica siempre representa un intercambio de energía entre un sistema y su entorno, y presenta dimensiones de energía

Cuando un sistema sufre una transformación, este puede provocar cambios en su entorno. Si tales cambios implican el desplazamiento (variación) de las fuerzas que ejerce el entorno sobre el sistema, o más precisamente sobre la frontera entre el sistema y el entorno, entonces se ha producción un trabajo. Dependiendo del origen físico de las fuerzas aplicadas al sistema se distinguen diferentes formas de trabajo realizado. Podemos tener trabajo de movimiento reciproco (v. g. en un pistón-cilindro, levantando un peso), trabajo eléctrico y magnético (v. g. un motor eléctrico), trabajo químico, trabajo de la tensión superficial, el trabajo elástico, etc.

Por convención se considera que el trabajo realizado por el sistema es positivo y el trabajo efectuado sobre el sistema es negativo.

Se puede pensar que el trabajo mecánico se realiza a través del desplazamiento de una masa.

Conservacion de la energia mecanica.

Desde un punto de vista teórico cuando una esfera rueda, la fuerza de rozamiento a la rodadura no disipa energía, pero esto supone que hay un solo punto de la esfera en contacto con el suelo que está en reposo todo instante. En la práctica, aunque usemos una esfera de acero, debido a la deformación hay más de un punto en contacto con el suelo y como algunos tienen velocidad distinta de cero van a deslizar. Sin embargo, la fuerza de rozamiento al deslizamiento es tan pequeña que puede estimarse despreciable y por lo tanto, con un buen grado de aproximación, debería cumplirse el principio de conservación de la energía mecánica. 

 Ec(total) + Ep= Contante K

Para una esfera que rueda, la energía cinética total consta de dos términos, uno asociado al movimiento de traslación del centro de masas y otro relacionado con el giro de la esfera alrededor de un eje que pasa por su centro de masas. 

Ec(total) = 1/2 mv2 + 1/2 l w2

Siendo m, la masa de a esfera, v la velocidad de traslación del centro de masas, I el momento de inercia de la esfera respecto al eje que pasa por su centro de masas y w la velocidad angular de giro.

El momento de inercia de la esfera vale

1= 2/5 mr2

Siendo r el radio de la misma.

Si la esfera rueda, existe entonces entre ambas velocidades la ecuación cinemática:

V= w . r

En este experimento se hace rodar una bola de acero por un plano inclinado. Se determina para cada posición la energía potencial, y la energía cinética total, esto es, la suma de la energía cinética de rotación y la asociada con el movimiento de traslación del centro de masas.

SEMANA 9

SEMANA 9

Equipo	Formas de energía.	Fuentes primarias de energía
1	Atómica, sonora, geotermica	Atomica: atomos de una particula cuaquiera Sonora: Vibraciones en el viento Geotérmica: viene de la fueza del centro de la Tierra
2	Potencial, cinética, bioquímica, luminosa, calorífica, magnética, sonora, termodinámica	Magnética: fuerza de atracción entre imanes. Calorífica: Las ondas que emite el sol a la atmosfera. Luminosa: las lámparas que brindan luz.
3	Química, térmica, mecánica luminosa, eléctrica, solar, cinetica, potencial,  nuclear, geotérmica, magnetica y radiante.	Solar: obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el sol. Electrica: forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia potencial entre dos puntos. Geotermica: energía que se obtiene del aprovechamiento del calor interno de la tierra.
4	Luminosa,calorífica,eléctrica, Potencial ,cinetica, atómica, eolica	Luminosa : foco Calorífica : sol Pptencial : altura Cinetica : movimiento Atómica : atomos Eólica : aire
5	Calorífica, potencial, cinética y luminosa.	Calorífica: Sol Potencial: cuerpo en reposo de acuerdo a la altura Cinética: Cuerpo en movimiento dependiendo la distancia luminosa: Focos
6	Calorífica, luminosa, termica,nuclear	Calorífica-sol-calor,luminosa-lampara, térmica-temperatura, nuclear-bomba

¿Cuál es la diferencia de energía potencial del balin, en la rampa y en el Barandal?

Calcular su energía potencial y cinetica en ambos casos.

Material: Flexometro, Balin, Riel de aluminio, Rampa, cronometro.

Procedimiento:

-         Medir la energía potencial del balin en la rampa y en el –barandal.

-         Obtener la diferencia de energía potencial.

-         Calcular la energía cinetica del Balin en la rampa y en el barandal.

-         Calcular la diferencia de energía cinetica .

-         Observaciones:

-                     Equipo	Ep1	-                     Ep-2	Diferencia	Ec1	-                     Ec 2	-                     Diferencia
-                     1	-	-	-	-	-	-
-                     2	-	-	-	-	-	-
-                     3	-	-	-	-	-	-
-                     4	-	-	-	-	-	-
-                     5	-	-	-	-	-	-
-                     6	-	-	-	-	-	-

Graficar Equipo- diferencias Epotencial, Energia Cinetica.

Conclusiones.

Tercera Ley de Newton.

 Tercera Ley de Newton.

Equipo	La tercera ley de Newton indica que:
1	A cada acción corresponde una reacción de igual o mayor magnitud
2	Cada acción va a tener una reacción que pude ser de mayor o igual magnitud
3	Con toda acción ocurre siempre  una reacción  igual y contraria: ósea que las acciones  mutuas de dos  cuerpos siempre  son iguales y dirigidas en  direcciones opuestas.
4	Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria.
5	A cada acción le corresponde una reacción de igual o contraria magnitud.
6	Cundo un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este ejerce sobre el primero una fuerza igual  y de sentido opuesto

Actividad de laboratorio: “Tercera Ley de Newton”

Material: contrapesos, dinamómetros,  carro deslizable, balanza, Flexometro, cronometro.

Procedimiento:

1.- Pesar cada contrapeso

2.- Medir su fuerza con el dinamómetro.

3.- Colocar la pesa sobre la mesa y  determinar  si las fuerzas se encuentran en equilibrio.

4.- Colocar el pie de un integrante del equipo, sobre el carro deslizable, medir la distancia y el tiempo de deslizamiento.

5.- Calcula la fuerza del impulso ejercido al carro deslizable.

Tabular y graficar los datos en Excel.

Equipo	Masa del contrapeso	Fuerza del contrapeso	Distancia recorrida del carro	Masa del alumno	Velocidad del carro	Aceleración	Fuerza ejercida F=m.a
1	147.8 g	1.4 N	5.87 m	59 kg	1.7 m/s	0.48 m/s2	28.32 N
2	201.0 g	1.4N	8.3m	51kg	2.71 m/s	1.13 m/s2	57.63N
3	293.3g	1.5n	9.4m	54kg	2.35m/s	0.58m/ s2	31.32N
4	294.6g	2.9N	10m	62kg	1.91m/s	.36m/s2	22.32N
5	147.5 g	1.5 N	15.83 m	68 kg	12.15 m/s	9.3 m/s2	632.4 N
6	290g.	3.0 N	12.42m.	52 kg.	5.64 m/s	2.56 m/s2	133.12 N

Graficar Equipo Vs. Fuerza del contrapeso

Equipo vs. Fuerza ejercida al carro deslizable

Escribir sus  conclusiones:

• Nuestra conclusión es que la velocidad determina en mucho, a la fuerza pues en el experimento observamos que mientras más velocidad mas es la fuerza.
• También observamos la tercera ley de newton cuando colocamos el contrapeso en la mesa y las vimos en equilibrio.