SEMANA 7

Trabajo y transferencia de Energía, Conservación de la Energía Mecánica.

   Trabajo.

El trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a la energía necesaria para deslizar este cuerpo. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra W y se expresa en Joules (J).

                                                W = F*d = F d cos α

F: módulo de fuerza

d: desplazamiento

α: ángulo que forman entre sí el vector fuerza y el vector desplazamiento.

     Transferencia de energía.

Al estudiar un sistema desde el punto de vista de la energía, podemos ver que en cualquier cambio que ocurra en el mismo tenemos una transferencia de energía entre unos cuerpos y otros. Así al poner en contacto un cuerpo frío con otro caliente, el cuerpo frío aumenta su energía interna, a costa de disminuir la energía interna del cuerpo caliente, hasta llegar al equilibrio. En un cuerpo que cae en caída libre, aumenta su energía cinética a costa de la disminución de su energía potencial gravitatoria. Estas transferencias de energía se pueden realizar de dos formas:

- Trabajo.

- Calor.

El trabajo y el calor son dos formas de transferencia de energía de unos cuerpos a otros.

   Conservación de la Energía Mecánica.

Cuando se consideran únicamente transformaciones de tipo mecánico, es decir, cambios de posición y cambios de velocidad, las relaciones entre trabajo y energía se convierten de hecho en ecuaciones de conservación, de modo que si un cuerpo no cede ni toma energía mecánica mediante la realización de trabajo, la suma de la energía cinética y de la energía potencial habrá de mantener constante.

Semana 7 SESIÓN 19 Martes	ENERGIA MECANICA Y TRABAJO
contenido temático	Conservación de la Energía mecánica.

Aprendizajes esperados del grupo	Conceptuales ·         Aplica el principio de conservación de la energía en diferentes movimientos. Procedimentales ·         Calcularan la  energía mecánica total de  un sistema. Actitudinales ·          Reafirmaran su: Confianza, cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia.
Materiales generales	De Laboratorio: -          Matraz Erlenmeyer 250 ml, vaso de precipitados 250 ml, un metro de manguera de hule, cronometro, balanza. Didáctico: -          Presentación, escrita, en acetatos o Power Point.
Desarrollo del Proceso	FASE DE APERTURA El Profesor de acuerdo a su Planeación de clase presenta la pregunta siguiente: Pregunta ¿Cuál es la definición de energía mecánica? ¿Cuál es el modelo matemático de la energía mecánica? ¿Cómo se define la conservación de la energía mecánica? ¿Cuáles son las unidades de la energía mecánica? ¿Cómo es el esquema de la Energía cinética? ¿Cómo es el esquema de la Energía potencial? Equipo 4 5 2 1 3 6 Respuesta Es importante notar que la energía mecánica así definida permanece constante si únicamente actúan fuerzas conservativas sobre la partícula. Em= Ec+Ep=K Em= energía mecánica. Ec= energía cinetica. Ep= energía potencial. K= energía mecánica o constante. La energía no se crea ni se destruye solo se transforma. W = F∙dà [N∙m]= joule =[J]                                      Esquema de la energía cinética         Esquema de la energía pontencial ¿Cuál es el resultado de la energía mecánica de una cantidad medida de agua que pasa de  la altura de la mesa, al llegar al piso? Discusión previa sobre las preguntas iniciales, Discusión por equipo sobre lo obtenido. Exposición al grupo y discusión en el grupo sobre lo obtenido en diversos equipos FASE DE DESARROLLO -          Medir   250  gramos  de agua y colocarlos  en el  matraz erlenmeyer. -          - Colocar el  matraz erlenmeyer en un extremo de la mesa. -          -Insertar la manguera dentro del matraz erlenemyer -          -vaciar  el agua hacia el vaso de precipitados colocado en el piso. -          Medir las variables requeridas para calcular la energía potencia, cinética y mecánica del sistema, matraz, agua vaso de precipitados. Cada equipo realizara las mediciones correspondientes,   anotan observaciones, tabularan y graficaran los datos. Equipo Altura mesa   m Masa de agua Kg Energía potencial del agua en el vaso de precipitados. Ep= m.g.h Tiempo Seg. Vel.=m/s Energía a Cinética del vaso de precipitados al matraz Ec=m.v2/2 Energía Mecánica total Em = Ec. + Ep 1 1 .25 2.4525 T= 13.52 V= 0.0739 0.0006J 2.4531J 2 1 .25 1.98652 J T=7.98 V=1.015 0.125J 2.1152 J 3 1 .25 1.986 J T= 7.98 V=1.01 0.12 J 2.115 J 4 .82 .25 2.01105 T=7.02 V=.1168 0.0017 2.01275 5 .90 .25 2.205 T= 10.46 V= .0860 0.0009 2.20592 6 1 .25 2.4525 T=7.97 V=0.125 0.01953125 2.47203J Discusión por equipo sobre lo obtenido, Exposición al grupo y discusión en el grupo sobre los resultados obtenidos  de cada equipo. FASE DE CIERRE Al final de las presentaciones se lleva a cabo una discusión extensa, en la clase, de lo  que se aprendió. Para generar una conclusión grupal relativa a la energía mecánica.  Ep+Ec.                      Revisa el trabajo a cada alumno y lo registra en la lista de MOODLE. Actividad Extra clase: Los alumnos: Ø  Elaboraran su informe,  para registrar sus resultados en su Blog. Ø  Indagaran los temas siguientes de acuerdo al cronograma, y los depositaran en su Blog personal en la cual contendrá su información, Ø  Los integrantes de cada equipo, se comunicaran la información indagada y la procesaran en Googledocs,   Analizaran y sintetizaran los resultados, para presentarla al Profesor en la siguiente sesión.
evaluación	Informe  de la actividad enviada a su Blog personal o la plataforma MOODLE     Contenido:     Resumen de la indagación bibliográfica.     Actividad de Laboratorio.

 

SESIÓN 20	ENERGIA MECANICA Y TRABAJO
contenido temático	Trabajo, transferencia de energía

Aprendizajes esperados del grupo	Conceptuales ·         Emplea el concepto de trabajo en la cuantificación de la transferencia de energía. Procedimentales -          Relacionaran el  trabajo y la transferencia de energía -          Describirá diferentes sistemas y fenómenos físicos, donde interviene la energía, así como los elementos que lo conforman. Actitudinales -           Confianza, cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia.
Materiales generales	De laboratorio:Material: -           Flexo metro, Balanza, Cronometro, Riel de aluminio, Globo móvil -          Contrapesos, dinamómetros: 5 y 10 N.
Desarrollo del proceso	FASE DE APERTURA El Profesor de acuerdo a su Planeación de clase les plantea la siguiente pregunta:  ¿Cuál es el trabajo realizado por el contrapeso al aplicarle una fuerza de 5 y 10 Newton? Pregunta ¿Cómo se define el trabajo? ¿Cuál es el modelo matemático el trabajo? ¿Qué unidades se emplean en el trabajo? ¿Qué es la potencia? ¿Cuál es el modelo matemático de la potencia? ¿Qué unidades se emplean para la potencia? Equipo 4 2 1 5 6 3 Respuesta El trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a la energía necesaria para desplazar este cuerpo. T=F.d T=Al trabajo F=Fuerza d= distancia Joules (J) Símbolo (p) es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. P= T/t P= potencia T=Trabajo t=tiempo Joules (J) Watts (W) Caballos de fuerza (H.P) Caballos de vapor (C. V) Discusión previa sobre las preguntas iniciales, Discusión por equipo sobre lo obtenido. Exposición al grupo y discusión en el grupo sobre lo obtenido en diversos equipos. FASE DE DESARROLLO Calculo  del Trabajo  Conectar un extremo del dinamómetro al contrapeso, jalarlo  a tres diferentes distancias, con el dinamómetro, calcular el trabajo realizado para cada caso. Equipo D1 m D2 m D3 m Trabajo Realizado T =  F.d 1 .40 .45 1 .02J .031 .04J 2 0.40 0.60 1.00 0.1J 0.30J 0.80J 3 0.30 0.70 1 0.1J 0.35 0.4J 4 1 1.2 .90 .5J .66J .54J 5 1.2 1.2 1 0.5J 0.4J 0.1J 6 .50 .70 1 0.4J .63J 0.8J Calculo de la potencia  de un móvil a)      Inflar el globo-móvil y pesarlo. b)      Alinear el globo-móvil en el riel inclinado. c)       Medir el tiempo y distancia recorrido hacia arriba y después hacia abajo. d)      Calcular la potencia del globo móvil, tabular y graficar los datos obtenidos. e)      Mediciones: EQUIPO MASA GLOBO-MOVIL kg DISTANCIA m TIEMPO SEGUNDOS FUERZA F = m.a POTENCIA P = T/t 1 .01 1.55 .89 0.01956N 0.0340W 2 0.017 1 3.56 0.0013 N 0.00037 W 3 0.018 0.70 2.76 0.00456 N 0.00115 W 4 .0127 .5 .73 0.01183N 0.0008102W 5 0.124 1.2 1.71 0.0048 N 0.0033W 6 .129 1.00 .76 0.00015 N 0.00019 W Graficas y conclusiones: Discusión por equipo sobre lo obtenido, Exposición al grupo y discusión en el grupo sobre lo obtenido en diversos equipos. FASE DE CIERRE Al final de las presentaciones se lleva a cabo una discusión extensa, en la clase, de lo  que se aprendió. Para generar una misma visión.                         Revisa el trabajo a cada alumno y lo registra en la lista de MOODLE. Actividad extra clase: Los alumnos: Ø  Elaboraran su informe,  para registrar sus resultados en su Blog. Ø  Indagaran los temas siguientes de acuerdo al cronograma, y los depositaran en su Blog personal en la cual contendrá su información, Ø  Los integrantes de cada equipo, se comunicaran la información indagada y la procesaran en Googledocs,   Analizaran y sintetizaran los resultados, para presentarla al Profesor en la siguiente sesión.
evaluación	Revisión del Informe de la actividad enviada al Blog o Plataforma MOODLE.     Contenido:     Resumen de la indagación bibliográfica.     Actividad de Laboratorio.