Física 11


Guía de trabajo autónomo
Tema: Trabajo y energía
El trabajo autónomo es la capacidad de realizar tareas por nosotros mismos, sin necesidad de que nuestros/as docentes estén presentes.
Centro Educativo: Liceo El Roble                                                    Asignatura: Física                  
Educador/a: Yendry Hidalgo Solís                                                   Nivel: Undécimo
Semana 1 y 2

  1. Me preparo para hacer la guía
Pautas que debo verificar antes de iniciar mi trabajo.
Materiales o recursos que voy a necesitar
El educador/a sugiere:
        Materiales generales: cuaderno, borrador, lápiz, calculadora, unidad sobre: Trabajo y energía
        Recursos guía de trabajo, si es posible el uso del celular o computadora con acceso a internet
Condiciones que debe tener el lugar donde voy a trabajar
Trabajar en una mesa o escritorio, buscar un espacio lejos de posibles distractores.
Tiempo en que se espera que realice la guía
3 horas (1 hora y 30 minutos por semana)

  1. Voy a recordar lo aprendido en clase.
Indicaciones
Leer la unidad adjunto, Trabajo y energía, para su mejor comprensión observe la presentación del tema; adjunta también..
Actividad

No olvides que tu mejor recurso es la unidad adjunta sobre Trabajo y energía.






Lea la información presente en el folleto.
TRABAJO Y ENERGÍA
Trabajo: es producido por la fuerza aplicada a lo largo de la trayectoria por la que se mueve el objetivo, si el objeto no se mueve no existe trabajo. Su unidad de medida según el SI es Joule (J).
Para calcular el trabajo se multiplica la fuerza por la distancia que se movió el objeto.
,    donde la F es fuerza y la d es distancia
Cuando la fuerza aplicada no está en la misma dirección que el desplazamiento, ya sea horizontal o vertical, se multiplica la fuerza por el coseno del ángulo de elevación de la fuerza.
        
          
Cuanto se lleva una maleta suspendida en la mano, el trabajo es igual a cero, porque la dirección de la fuerza y la de la distancia son perpendiculares, como lo muestra la imagen.
                

Potencia: trabajo realizado por unidad de tiempo.  La unidad de medida según el SI es el watt (W).
¿Qué trabajo puede realizar un motor de automóvil de 52kW en 5 min (300s)?.  R/1,56x107J
         

Energía: capacidad para producir un trabajo.  Unidad de medida es Joule (J).
1        Energía Potencial (Ep): todo objeto lo posee, en virtud de su masa y su posición con respeto a su nivel de referencia.
2        Energía Cinética (Ec): energía que posee un cuerpo en movimiento.
3        Energía mecánica (EM): es la suma de las energías cinética y potencial de un cuerpo, o de un sistema de cuerpos.

TIPOS DE ENERGÍA
Energía Térmica o calórica: este tipo de energía es la que se trasfiere de los objetos más calientes a los más fríos. Calentar un objeto implica entregarle energía y enfriarlo significa quitársela.

Energía Radiante: todos los objetos emiten este tipo de energía y depende de su temperatura.  En el caso de los que tienen luz propia, como el Sol, los bombillos o las velas, envían energía con sus radiaciones al medio que los rodea.  Existen varios tipos de radiaciones, las radiaciones ionizantes como los rayos ultravioleta, y las no ionizantes como las microondas de los hornos y las ondas de radio.  La luz es el único tipo de radiación visible al ojo humano.

Energía Química: este tipo de energía esta almacenada en  los enlaces que unen entre sí a los átomos que forman las moléculas de las sustancias.  Al romperse estas uniones, se libera energía.  Puesto que las fuerzas que mantienen unidos los átomos entre sí, son de índole electromagnética, puede decirse que la energía química es, en realidad, una forma de energía electromagnética.

Energía eléctrica: ésta forma de energía se origina en las fuerzas electromagnéticas de atracción y de repulsión que existen entre los cuerpos con cargas eléctricas.

Energía elástica: un resorte, un arco, una cinta elástica o una liga son capaces de almacenar este tipo de energía al ser estirados o comprimidos, debido a que se fuerza a sus moléculas a separarse o acercarse. 

Observe el caso de un resorte al cual se le coloca un cuerpo con masa m, que lo hace estirarse hasta x distancia efectuando trabajo en contra de la fuerza recuperadora del resorte.  La velocidad con que se estira es constante por lo que no existe energía cinética. Su energía es la energía potencial del resorte.
 


         x                                            
K : constante elástica del resorte
x: longitud
         
    

Energía nuclear
Fisión nuclear:se da cuando un núcleo pesado (átomo con muchos p+ y n0) se divide en dos núcleos más ligeros, desprendiendo gran cantidad de energía.
Ejemplo de ello es la fisión natural del Uranio
Esta fisión permite lo que llaman, REACCION EN CADENA, en la cual la reacción desprende tres neutrones que continuaran con la actividad.

Fusión nuclear:   formación de un nuevo átomo de mayor masa, al forzar dos núcleos ligeros a combinarse.  Para que esto se dé, debe de haber presencia de temperaturas muy elevadas.  El ejemplo más importante de este tipo de energía es el SOL (T= 15 millones de C)
En la reacción se da un desprendimiento de dos partículas denominadas positrones (Se).  La energía liberada es enorme por la conversión de masa en E.
 E = mc2        m es la masa que se pierde (m=6,9 x 10-6) y c la velocidad de la luz (c= 3 x 108)
E = (6,9 x 10-6)( 3 x 108) = 6,21 x 1011J
E = 621 000 000 kJ
Compare la energía generada por la Fusión nuclear en el Sol; con la energía cinética que produce un vehículo de 1200kg que un  viaja a 120 km/h (33,3 m/s).
EC = ½mv2 = 665 333J
Ec = 665,33 kJ

FUENTES DE ENERGÍA
            Se denominan fuentes de energía o recursos energéticos todos aquellos  componentes de la naturaleza a partir de los cuales es posible obtener energía utilizable por el ser humano.  Casi todas las fuentes de energía proceden en última instancia del SOL.

            Esta se clasifican dependiendo de la disponibilidad del recurso, si se agota con respecto al tiempo o si son prácticamente inagotables, por lo que se distinguen dos tipos:

M  Energías renovables: son aquella que existen en cantidades prácticamente ilimitadas y por lo tanto, es difícil que se agoten por mucho que se realicen, como por ejemplo la energía solar, hidráulica, la eólica y la maremotriz.
M  Energías no renovables: Son aquellas que existen en cantidades limitadas en la naturaleza, de manera que se agotan en la medida que se utilizan.  Ejemplo: gas natural, petróleo,  carbón y nuclear.

Las fuentes de energía también se clasifican según la incidencia que tengan en la economía de un país en un momento determinado.
M Fuentes de energía convencionales:  las que tienen gran incidencia  en el consumo económico de los países industrializados. Ejemplo:  combustibles fósiles, carbón,  gas natural e hidráulica.

M Fuentes de energía no convencionales o energía alternativa: son las que se encuentran en fase de estudio con el propósito de sustituir o reforzar en un futuro a las fuentes de energía convencionales.

Las energías alternativas:
T  Energía solar: energía proveniente del SOL, la cual es capturada por medio de celdas fotovoltaicas las cuales la transforman en energía eléctrica.
T  Energía Eólica: aprovecha el aire en movimiento (viento) para poner a funcionar las centrales eólicas, constituidas por varias hélices que al girar generan electricidad con ayuda de generadores.
T  Energía Maremotriz: Las mareas producen energía que se transforma en electricidad en las centrales maremotrices.
T  Energía Geotérmica: En el subsuelo de las regiones volcánicas hay grandes bolsas de vapor de agua a elevada temperatura, este vapor pone a funcionar grandes turbinas que generaran corriente eléctrica.
T  Energía de la Biomasa: Descomposición de los residuos orgánicos para obtener compuesto altamente energéticos, como por ejemplo del estiércol obtener gas y del heno alcohol.


Principio de la Conservación de la Energía Mecánica

Enunciado:
“La energía no se crea ni se destruye solo se transforma.  En cualquier sistema puede transformarse y/o transferirse, pero el balance total de energía del sistema permanece constante”.

Por lo que se puede representar lo anterior con la siguiente expresión, la energía mecánica al inicio (EMantes) debe ser igual a la energía mecánica al final (EMdespués):
Recuerde que la energía mecánica es la suma de la energía Cinética y Potencial.
EMantes  =  EMdespués
Ecantes  +  Epantes =  Ecdespués +  Epdespués
Para comprobar esta ley realizaremos el siguiente ejemplo: una pipa de 1kg es soltada desde el barandal de un puente de 78,4m de altura, determine la energía mecánica en las diferentes situaciones.  Si la Ley es correcta la energía mecánica es constante (siempre será el mismo dato), lo que indica que no varía en ningún momento.

t(s)
h(m)
v (m/s)
EC (J)
EP (J)
EM (J)
0
78.4
0
0 J
768, 32 J
768,32J
1
73.5
9.8
48,02 J
720, 30J
768,32J
2
58.8
19.6


768,32J
3
34.3
29.4



4
0
39.2




La ley la estudiaremos en tres situaciones que presentan movimiento:
1.      Cuando un objeto cae en Caída Libre
2.      Un objeto en un tobogán
3.         en un péndulo

Preguntas para reflexionar y responder en el cuaderno
¿Qué se entiende por trabajo?
¿Si el cuerpo no se mueve se realizó trabajo?
¿Qué determina la potencia, la cantidad de trabajo a través del tiempo o la cantidad de trabajo por energía?
¿Se requiere de energía para realizar un trabajo, como mover una mesa?
¿Qué es la energía?
¿Se requiere de movimiento para que exista energía cinética?
¿Cuándo un cuerpo está a nivel del suelo tiene energía potencial?
¿Cuál es la diferencia entre energía renovable y no renovable?
¿Por qué la energía mecánica antes de que suceda algo, debe ser igual a la energía mecánica después del efecto?

3. Voy a recordar lo aprendido en clase.

Indicaciones







·         De acuerdo al tiempo que disponga al día para realizar los trabajos autónomos de las demás asignaturas, le solicito comprometerse en la realización de los siguientes ejercicios, para ello distribuya los mismos a lo largo de la semana, para que pueda realizarlos a su gusto y ritmo.
·         Realice la práctica que se le brindan en esta guía de trabajo autónomo en su cuaderno de Física.
·         Recuerde indicar la fecha y hora antes de iniciar la práctica.
·         Mantener el orden solicitado.
·         Para consultas se sugiere realizarlas en el horario comprendido de clases, con el fin de mantener un orden de recibo y envío porque son varias asignaturas.

4      Pongo en práctica lo aprendido en clase

Indicaciones o preguntas para auto regularse y evaluarse
Realizo la práctica en el cuaderno.


Práctica

Observe los siguientes dibujos, y conteste las preguntas 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7.
                                  
                 I                                         II                                        III                            IV
1.      En el dibujo #1, ¿en cuál de las dos posiciones la energía potencial es mayor?
2.      En el dibujo #2, ¿en cuál de las posiciones la energía cinética es cero?
3.      En el dibujo #2, ¿en cuál de las posiciones la energía cinética es diferente de  cero?
4.      En el dibujo #3, ¿en cuál de las posiciones la energía cinética es diferente de  cero?
5.      En el dibujo #3, ¿en cuál de las posiciones la energía potencial es diferente de  cero?
6.      En el dibujo #4, ¿en cuál de las posiciones la energía cinética es diferente de  cero?
7.      ¿Cuál es la magnitud de la energía potencial en el dibujo #4?
8.      Si un automóvil de  1300 kg se desplaza a una velocidad de 32 m/s, ¿cuál es la magnitud de su energía cinética?
9.      Si un estudiante de 55 kg, se encuentra inicialmente al nivel del mar, camina una montaña de 120 m, ¿Cuál es el trabajo que realiza?
10.  ¿Cuál es la magnitud del trabajo de un automóvil cuya potencia es 4 x 105 W en 6s?
11.  Un obrero sube un saco de 490 N de peso desde el suelo hasta un camión, a una altura de 1,5 m.  ¿Cuál es la magnitud del trabajo realizado por el obrero?
12.  Un obrero sostiene en su ladrillo de 2 kg de masa, mientras se desplaza horizontalmente 5m.  Determine el trabajo.
13.  Un hombre levanta en 2s una caja de libros de 25 kg de masa, desde un piso hasta un mostrador de 1,5 m de alto.  ¿Qué potencia desarrolla el hombre?
14.  ¿Qué trabajo puede realizar un motor de automóvil de 52 kW de potencia en 5 min?
15.  Encuentre la energía cinética de una patinadora de 60 kg que se mueve a 6m/s?
16.  Una carga de ladrillos de 400 kg se encuentra sobre un andamio a una altura de 30m. ¿Cuál es la energía potencial de la carga?
17.  Una fuerza horizontal de 10N se aplica sobre un bloque colocado en una superficie horizontal y lo desplaza 5m.  Determine el trabajo realizado.
18.  Cuando un objeto es dejado caer desde cierta altura su energía potencial con respecto al suelo es 196 J.  Cuando ha descendido dos terceras partes de su altura su energía cinética será, si se desprecia la fricción.

19.  Un automóvil de 1500 kg, parte del reposo, se desplaza horizontalmente y en línea recta con rapidez constante de 18 m/s; ¿Cuál es la magnitud el trabajo de la fuerza resultante sobre el automóvil.
20.  Si un señor sostiene con su mano, a una altura fija de 1,11m del suelo, durante 15s, un maletín que pesa 5 N.  Calcule la potencia del señor?
21.  Desde lo alto de un tobogán a 10 m del nivel del suelo, una caja de 23 kg se encuentra en reposo, según muestra la figura.
                                    
Si la caja se desliza hacia abajo y se desprecia el rozamiento, ¿cuál es la rapidez de la caja al pasar por el punto A?
22.  Según el dibujo.  ¿Cuál es la altura de la caja de 20kg?


23.   Un objeto de 5kg está en reposo en la posición A, y se desliza luego sin fricción según la figura.    Determine el trabajo que realiza el objeto basado en el Teorema Trabajo-Energía


ESTUDIANTE:
Con este instrumento usted puede realizar un proceso de autorregulación y evaluación del trabajo realizado: 
Con el trabajo autónomo voy a aprender a aprender
Reviso las acciones realizadas durante la construcción del trabajo.

Marco una X encima de cada símbolo al responder las siguientes preguntas
¿Leí las indicaciones con detenimiento?
 
¿Subrayé las palabras que no conocía?

¿Busqué en el diccionario o consulté con un familiar el significado de las palabras que no conocía?
¿Me devolví a leer las indicaciones cuando no comprendí qué hacer?


Con el trabajo autónomo voy a aprender a aprender
Valoro lo realizado al terminar por completo el trabajo.

Marca una X encima de cada símbolo al responder las siguientes preguntas
¿Leí mi trabajo para saber si es comprensible lo escrito o realizado?
¿Revisé mi trabajo para asegurarme si todo lo solicitado fue realizado?

¿Me siento satisfecho con el trabajo que realicé?
Explico ¿Cuál fue la parte favorita del trabajo?


¿Qué puedo mejorar, la próxima vez que realice la guía de trabajo autónomo?






No hay comentarios:

Publicar un comentario