POTENCIA 

En física, potencia (símbolo P) es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo.

Si W es la cantidad de trabajo realizado durante un intervalo de tiempo de duración Δt, la potencia media durante ese intervalo está dada por la relación:

${\displaystyle {\bar {P}}\equiv \left\langle P\right\rangle ={\frac {\ W}{\Delta t}}}$

La potencia instantánea es el valor límite de la potencia media cuando el intervalo de tiempo Δt se aproxima a cero. En el caso de un cuerpo de pequeñas dimensiones: LA MOPEADA LA MOPEADA LA MOPEADA LA MOPEADA

${\displaystyle P(t)=\lim _{\Delta t\rightarrow 0}{\frac {\ W}{\Delta t}}\ =\lim _{\Delta t\rightarrow 0}\mathbf {F} \cdot {\frac {\Delta \mathbf {r} }{\Delta t}}=\mathbf {F} \cdot \mathbf {v} }$

Donde

P es la potencia,

W es el trabajo,

t es el tiempo.

r es el vector de posición.

F es la fuerza.

v es la velocidad.

Cuando estudiamos el movimiento desde el punto de vista energético, basándonos en el concepto de trabajo mecánico, no tenemos en cuenta el factor tiempo. En este apartado vamos a profundizar sobre el concepto de potencia en Física, necesario, entre otras cosas, para el estudio de las máquinas, algunas de las cuales, como las grúas de carga o las tuneladoras, tienen por principal función el desarrollo del máximo trabajo en el menor tiempo posible.

Definición de Potencia

Se define la potencia como la rapidez con la que se realiza un trabajo. Su expresión viene dada por:

P=Wt

Donde:

• P: Potencia desarrollada por la fuerza que realiza el trabajo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el Vatio (W)
• W: Trabajo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el Julio (J)
• t: Tiempo durante el cual se desarrolla el trabajo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el segundo (s).

Aunque existen otras unidades de medida de la potencia, el sistema internacional mide la potencia en vatios (W). La ecuación de dimensiones de la potencia relaciona los vatios con julios y segundos o bien con kilogramos, metros y segundos:

[P]=M⋅L2⋅T−3

P=Wt⇒1W=1J1s=1J⋅s−1=1kg⋅m2⋅s−3;

Relación entre Potencia y Velocidad

A partir de las expresiones anteriores es posible relacionar la potencia mecánica que impulsa un móvil y su velocidad de desplazamiento. En este apartado sólo vamos a estudiar el caso simple en el que el objeto se mueve según un movimiento rectilíneo uniforme m.r.u. A partir de la definición de potencia, podemos relacionar la potencia desarrollada por una fuerza constante y la velocidad del cuerpo sobre el que actúa.

TRABAJO

El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra W (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidades.

Por lo tanto. El trabajo es igual al producto de la fuerza por la distancia y por el coseno del ángulo que existe entre la dirección de la fuerza y la dirección que recorre el punto o el objeto que se mueve.

Puede calcularse el trabajo que una fuerza realiza a lo largo de una trayectoria curvilínea general. Para ello basta saber que el trabajo que la fuerza realiza en un elemento diferencial ds de la trayectoria, vale:

Entonces, para obtener el trabajo a lo largo de toda la trayectoria bastará con integrar a lo largo de la misma entre los puntos inicial y final de la curva. Pero hay que tener en cuenta también, que la dirección de la fuerza puede o no coincidir con la dirección sobre la que se está moviendo el cuerpo. En caso de no coincidir, hay que tener en cuenta el ángulo que separa estas dos direcciones.

FÓRMULA:  W=fΔx  CosƠ

La fuerza se mide en Newton (N)

La distancia se mide en metros (m)

El trabajo en (N x m)

Las unidades (N x m) pueden ser sustituidas en Joule(J)

Fórmula : T=f .d

ENERGÍA MECÁNICA

La energía mecánica es la energía que presentan los cuerpos en razón de su movimiento (energía cinética), de su situación respecto de otro cuerpo, generalmente la tierra, o de su estado de deformación, en el caso de los cuerpos elásticos. Es decir, la energía mecánica es la suma de las energías potencial (energía almacenada en un sistema), cinética (energía que surge en el mismo movimiento) y la elástica de un cuerpo en movimiento.
Para que las cosas se movilicen es necesario siempre que medie algún tipo de energía, en tanto, la energía que nos ocupa es que se produce por la acción de diversas fuerzas, tal es el caso de la elasticidad y de la gravitación. Puesto en palabras más simples, en la energía mecánica se unen dos fuerzas, una que trae la energía cinética y por otro lado la que incorpora la energía de la gravedad.



FÓRMULA:   E=mv2 + m g h
                           ______
                                2 

ENERGÍA CINÉTICA

En física, la energía cinética de un cuerpo es aquella energía que posee debido a su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su velocidad. Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética. Suele ser simbolizada con letra E_- o E₊ (a veces también T o K).

Existen varias formas de energía como la energía química, el calor, la radiación electromagnética, la energía nuclear, las energías gravitacional, eléctrica, elástica, etc, todas ellas pueden ser agrupadas en dos tipos: la energía potencial y la energía cinética.

La energía cinética puede ser entendida mejor con ejemplos que demuestren cómo esta se transforma de otros tipos de energía y a otros tipos de energía. Por ejemplo un ciclista quiere usar la energía química que le proporcionó su comida para acelerar su bicicleta a una velocidad elegida. Su velocidad puede mantenerse sin mucho trabajo, excepto por la resistencia aerodinámica y la fricción mecánica. La energía química es convertida en una energía de movimiento, conocida como energía cinética, pero el proceso no es completamente eficiente ya que el ciclista también produce calor.

Fórmula: Ec= mv2
                    _______
                2

ENERGÍA POTENCIAL

La Energía Potencial es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo de acuerdo a la configuración que ostente en el sistema de cuerpos que ejercen fuerzas entre sí, es decir, la energía potencial es la energía que es capaz de generar un trabajo como consecuencia de la posición de un cuerpo. A la misma puede considerársela como la energía almacenada en el sistema o la medida de un trabajo que el sistema puede ofreceria.

Entonces, se supone que cuando un cuerpo se moviliza con relación a un cierto nivel de referencia estará en condiciones de acumular energía.

Cuando un cuerpo es levantado a una determinada altura adquiere lo que se conoce como energía potencial gravitacional; una vez que cae el cuerpo esa energía potencial se transformará de inmediato en energía cinética. Por ejemplo, los carros de una montaña rusa logran la energía potencial gravitacional en la parte más alta de su recorrido, una vez que comienzan a descender a la anterior energía se la convierte en cinética, como decíamos.

A la energía potencial de alguna manera se la reconoce como una magnitud escalar que se asocia a un campo de de fuerzas. La diferencia entre los valores de campo de un punto A respecto a un punto B será igual al trabajo que realiza la fuerza para realizar un recorrido entre A y B.

Este tipo de energía podrá presentarse como: energía potencial gravitacional, que recién la explicábamos, energía química y energía potencial elástica.

Fórmula: Ep= m g h

FUERZA GRAVITACIONAL

Sir Isaac Newton, durante su retiro en una granja de Woolsthorpe durante los años 1665-1666 elaboró la base de lo que hoy se conoce como la ley de gravitación universal, basándose en las leyes de Kepler sobre el movimiento de los planetas y los estudios de Galileo.

Esta ley establece que los cuerpos, por el simple hecho de tener masa, experimentan una fuerza de atracción hacia otros cuerpos con masa, denominada fuerza gravitatoria o fuerza gravitacional. Esta fuerza, explica entre otras muchas cosas, por qué orbitan los planetas.

La fuerza gravitacional entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Matemáticamente se expresa de la siguiente forma:

F→g=−G⋅M⋅mr2⋅u→r

donde:

• G es la constante de gravitación universal, G = 6,67·10-11 N·m2/kg2
• M y m son las masas de los cuepos que interaccionan
• r es la distancia que los separa.
• u→r es un vector unitario que expresa la dirección de actuación de la fuerza.

FÓRMULA= F=G  m1  m2

                        ________

                             d2

TIPOS DE FUERZA E INTERACCIÓN 

Si nos referimos en lenguaje de todos los días, un tirón o un empujón sobre un cuerpo representa una fuerza. pero para dar una definición mas académica decimos que “una fuerza es una interacción entre dos cuerpos o entre un cuerpo y su ambiente”.

Es por eso que siempre hablamos de la fuerza que ejerce un cuerpo sobre otro, a eso se le llama interacción de fuerzas o fuerzas e interacciones.

Si observamos la imagen siguiente, podemos comprender el concepto que  la fuerza es una magnitud vectorial, podemos empujar un cuerpo o tirar de él en diferentes direcciones.

Cuando una fuerza implica contacto directo entre dos cuerpos, como un empujón o un tirón que usted ejerce con la mano sobre un objeto, la llamamos fuerza de contacto.

Las figuras a, b y c muestran las distintas fuerzas de contacto. La fuerza normal (a), es ejercida sobre un objeto por cualquier superficie.

En cambio, la fuerza de fricción (b) ejercida sobre un objeto por una superficie actúa paralela a la superficie, en la dirección opuesta al deslizamiento. La fuerza de tirón ejercida por una cuerda o por un cordel estirado sobre un objeto al cual se ata se llama fuerza de tensión (c). Cuando usted tira la correa de su perro, la fuerza que tira del cuello de la mascota es una fuerza de tensión.

Además de las fuerzas de contacto, también hay fuerzas de largo alcance que actúan aunque los cuerpos estén separados. La fuerza entre dos imanes es un ejemplo de este topo de fuerza, así como la gravedad (d); la Tierra atrae hacia si cualquier objeto que se deje caer, incluso cuando no haya contacto directo entre el objeto y la Tierra. La fuerza de atracción gravitacional que la Tierra ejerce sobre un cuerpo se llama peso del cuerpo.

Por lo tanto, para describir una fuerza vectorial , debemos indicar su dirección de acción y su magnitud, la cantidad que describe “cuánto” o “qué tanto” la fuerza empuja o tira. La unidad SI de magnitud de la fuerza es el newton, que se abrevia N.