Energia Cinetica Maestro: Elmer Rivera Alumnos: Kenia Kenia Jisel Benitez Ramos Elena Cortez Maria Jose Aguilar Catedra: Fisica Elemetal Bach Ciencias Humanidades Seccion “B !nstituto "#cial Alvar Alvaro o Contreras Santa Rosa de Co$an
"%getivos &enerales Conocer las a$licaciones de la '(sica en la vida diaria Analizar ) com$render el tema tratado mediante la realizaci*n de un e+$erimento
"%,etivo Es$ec(#co -ar a conocer ) com$render el tema en s(. $ara $oder re'orzar los conocimientos ad/uiridos en clase0
Marco 1eorico En '(sica. la energ(a cin2tica de un cuer$o es a/uella energ(a /ue $osee de%ido a su movimiento0 Se de#ne como el tra%a,o necesario $ara acelerar un cuer$o de una masa determinada desde el re$oso hasta la velocidad indicada0 3na vez conseguida esta energ(a durante la aceleraci*n. el cuer$o mantiene su energ(a cin2tica salvo /ue cam%ie su velocidad0 4ara /ue el cuer$o regrese a su estado de re$oso se re/uiere un tra%a,o negativo de la misma magnitud /ue su energ(a cin2tica0 Suele a%reviarse con letra E o E 5a veces tam%i2n T o K 60 El ad,etivo 7cin2tico8 en el nom%re energ(a viene de la antigua $ala%ra griega κίνησις. 9inesis. /ue signi#ca 7movimiento80 El t2rmino energía cinética ) trabajo ) su signi#cado cient(#co $rovienen del siglo !0 ;os $rimeros conocimientos de esas ideas $ueden ser atri%uidos a &as$ard &ustave Coriolis /uien en <=>? $u%lic* un art(culo titulado Du Calcul de l'Efet de !ac"ine es%ozando las matem@ticas de la energ(a cin2tica0 El t2rmino energía cinética se de%e a illiam 1homson m@s conocido como ;ord Kelvin en <=?0 E+isten varias 'ormas de energ(a como la energ(a /u(mica. el calor. la radiaci*n electromagn2tica. la energ(a nuclear. las energ(as gravitacional. el2ctrica. el@stica. etc0. todas ellas $ueden ser agru$adas en dos ti$os: la energ(a $otencial ) la energ(a cin2tica0 ;a energ(a cin2tica $uede ser entendida me,or con e,em$los /ue demuestren c*mo 2sta se trans'orma de otros ti$os de energ(a ) a otros ti$os de energ(a0 4or e,em$lo un ciclista /uiere usar la energ(a /u(mica /ue le $ro$orcion* su comida $ara acelerar su %icicleta a una velocidad elegida0 Su velocidad $uede mantenerse sin mucho tra%a,o. e+ce$to $or la resistencia del aire ) la 'ricci*n0 ;a energ(a convertida en una energ(a de movimiento. conocida como energ(a cin2tica. $ero el $roceso no es com$letamente e#ciente ) el ciclista tam%i2n $roduce calor0 ;a energ(a cin2tica en movimiento de la %icicleta ) el ciclista $ueden convertirse en otras 'ormas0 4or e,em$lo. el ciclista $uede encontrar una cuesta lo su#cientemente alta $ara su%ir. as( /ue de%e cargar la %icicleta hasta la cima0 ;a energ(a cin2tica hasta ahora usada se ha%r@ convertido en energ(a $otencial gravitatoria /ue $uede li%erarse lanz@ndose cuesta a%a,o $or el otro lado de la colina0 Alternativamente el ciclista $uede conectar una d(namo a una de sus ruedas ) as( generar energ(a el2ctrica en el descenso0 ;a %icicleta $odr(a estar via,ando m@s des$acio en el #nal de la colina $or/ue mucha de esa energ(a ha sido desviada en hacer energ(a el2ctrica0 "tra $osi%ilidad $odr(a ser /ue el ciclista a$li/ue sus 'renos ) en ese caso la
energ(a cin2tica se estar(a disi$ando a trav2s de la 'ricci*n en energ(a cal*rica0 Como cual/uier magnitud '(sica /ue sea 'unci*n de la velocidad. la energ(a cin2tica de un o%,eto no solo de$ende de la naturaleza interna de ese o%,eto. tam%i2n de$ende de la relaci*n entre el o%,eto ) el o%servador 5en '(sica un o%servador es 'ormalmente de#nido $or una clase $articular de sistema de coordenadas llamado ite#a inercial de re$erencia60 Magnitudes '(sicas como 2sta son llamadas in%ariante0 ;a energ(a cin2tica esta co localizada con el o%,eto ) atri%uido a ese cam$o gravitacional0
El c@lculo de la energ(a cin2tica se realiza de di'erentes 'ormas segDn se use la mec@nica cl@sica. la mec@nica relativista o la mec@nica cu@ntica0 El modo correcto de calcular la energ(a cin2tica de un sistema de$ende de su tamao. ) la velocidad de las $art(culas /ue lo 'orman0 As(. si el o%,eto se mueve a una velocidad mucho m@s %a,a /ue la velocidad de la luz. la mec@nica cl@sica de eGton ser@ su#ciente $ara los c@lculos $ero si la velocidad es cercana a la velocidad de la luz. la teor(a de la relatividad em$ieza a mostrar di'erencias signi#cativas en el resultado ) de%er(a ser usada0 Si el tamao del o%,eto es m@s $e/ueo. es decir. de nivel su%at*mico. la mec@nica cu@ntica es m@s a$ro$iada0 En mec@nica cl@sica. la energ(a cin2tica de un o%,eto $untual 5un cuer$o tan $e/ueo /ue su dimensi*n $uede ser ignorada6. o en un s*lido r(gido /ue no rote. est@ dada en la ecuaci*n Ec I 5m>v>6 donde m es la masa ) v es la velocidad del cuer$o0 Se considera la consecuencia de la acci*n de una 'uerza. $or/ue cuando una 'uerza e+terna actDa so%re una $art(cula o un sistema de $art(culas en e/uili%rio $roduce un cam%io en la energ(a cin2tica0 ;as montaas rusas utilizan solo un motor en el inicio de su recorrido: $ara $oder llegar hasta la altura indicada $ara luego iniciar la aventura0 ;uego. no se utiliza ningDn mecanismo mec@nico $ara a)udar a com$letar la tra)ectoria0 Esto se de%e a /ue el $rinci$io del 'uncionamiento de las montaas rusas se %asa en la le) de la conservaci*n de la energ(a0 En este caso. dichas energ(as son la Energ(a cin2tica ) Energ(a $otencial0 ;a energ(a cin2tica es a/uella /ue est@ $resente en todo movimiento. es la energ(a del movimiento0 Mientras ma)or sea 2ste. es decir. mientras ma)or sea la velocidad. ma)or ser@ la energ(a cin2tica /ue ese cuer$o $osea0 4or otro lado. la Energ(a $otencial re#ere la energ(a de $osicionamiento0 En este caso. se utilizara la energ(a $otencial gravitatoria. ) como %ien dice su nom%re. re#ere a la energ(a en torno a su $osici*n en relaci*n a la gravedad0 !magina /ue su,etas un cuer$o con tu mano a una altura de < metro del suelo0 Ese cuer$o tiene la ca$acidad de $roducir energ(a cin2tica. dado /ue si se lo suelta. ad/uiere velocidad0 Esa ca$acidad de $roducir energ(a es ,ustamente la energ(a $otencial0 El cuer$o a < metro del suelo
tiene cierta energ(a $otencial. $ero a > metros tiene ma)or energ(a $otencial. a metros tiene m@s. ) as( siguiendo0 E,em$lo de la conservaci*n de la energ(a $otencial ) cin2tica0 Ahora %ien. LC*mo se relaciona esto con la montaa rusa 4rimero tenemos /ue remitirnos a una de las le)es 'undamentales de la '(sica: la conservaci*n de la energ(a0 Nsta dice /ue la energ(a no se crea ni se destru)e. sino /ue se trans'orma0 Es decir. la cantidad total de energ(a siem$re se mantiene constante0 Si se retoma esto a las energ(as tanto cin2tica como a la $otencial. vemos algo mu) $eculiar0 El cuer$o /ue se encuentra a < metro de altura tiene cierta energ(a $otencial0 Cuando se lo suelta. ad/uiere energ(a cin2tica0 Entonces. LCu@l es la energ(a cin2tica del cuer$o antes de chocar contra el suelo O;a misma /ue la energ(a $otencial /ue ten(a antes de soltarloP ;a energ(a siem$re se mantiene constante0 As(. si al cuer$o se lo soltase desde > metros. la energ(a cin2tica /ue ad/uirir(a seria el do%le /ue si se lo soltase de < metro0 Este 'undamento usan las montaas rusas0 3na vez /ue ascienden $ara luego de,arse caer e iniciar su recorrido. utilizan la conservaci*n de la energ(a $ara 'uncionar0 Cuando se encuentra en a cierta altura. tiene energ(a $otencial0 Cuando desciende. 2sta se trans'orma en energ(a cin2tica. la cual es /uien le $ermite volver ascender $ara luego descender. as( se 'orma un ciclo de trans'ormaci*n de la energ(a en $otencial ) cin2tica sucesivamente0 Esto $ermite /ue las montaas rusas $uedan 'uncionar sin ninguna a)udar mec@nica e+terna. sino hacerlo solo con la utilizaci*n de las le)es de la '(sica0 -e todos modos. ha) /ue tener en cuenta la 'ricci*n $roducida $or lo rieles0 Esta desacelera la velocidad de la montaa rusa. $roduciendo /ue la energ(a total neta no sea totalmente mec@nica0 Es decir. $arte de la energ(a se $ierde en calor $or la 'ricci*n0 -e todos modos. la energ(a total si $ermanece constante. dado /ue si se sumase la energ(a $otencial ) cin2tica m@s el calor $erdido $or 'ricci*n. el resultado siem$re ser(a mismo. constante0 -e este modo. a la hora de disear las montaas rusas. los ingenieros siem$re tienen /ue de,ar un margen $ara la $2rdida de energ(a $or la 'ricci*n0
E+$erimento El e+$erimento consiste en de,ar caer una canica $or un $lano inclinado similar al de las montaas rusas $ara demostrar la energ(a cin2tica en el $unto m@s alto ) en su $unto de inicio es la /ue la hace inde$endiente de un motor $ara $oder 'uncionar. gracias a la variaci*n de velocidad ) a la energ(a $otencial0
Materiales Alam%re Canicas 4er#les Cinta adhesiva Es$uma Fle+ C@ncamos
4rocedimiento: Colocamos un c@ncamo en un $er#l $ara esta%lecer la %ase de la montaa0 Armamos una estructura de alam%re d@ndole la 'orma de un camino0 Moldeamos el alam%re $ara darle la tra)ectoria $ara la canica0 Cu%rimos todo el recorrido con la cinta adhesiva0 ;anzamos la canica
Conclusiones Hemos demostrado de esta manera /ue una variaci*n de la velocidad en una $art(cula a trav2s de su recorrido ) /ue a su vez se trans'orma en energ(a $otencial cuando llega a su $unto m@s alto 5$or la le) de la conservaci*n de la energ(a6. $uede $roducir una
energ(a tal /ue la haga ser inde$endiente de 'actores e+ternos $ara estar en movimiento
