Trabajo, potencia y energía #1. Física. Todosobresaliente.com
Summary
TLDREn este video, el profesor de física de Todo Sobresaliente.com presenta una serie de ejercicios sobre trabajo, energía y potencia, apropiados para secundarios. Se calcula el trabajo necesario para levantar latas de conserva y la energía química requerida para subir una escalera. El video también explica la conservación de energía y cómo se mide la potencia, utilizando ejemplos prácticos para ilustrar conceptos físicos fundamentales.
Takeaways
- 📚 El video es una clase de física sobre el trabajo, la energía y la potencia en ejercicios de nivel secundaria.
- 🔢 Se realizan ejercicios prácticos para calcular el trabajo necesario para levantar latas de conserva y calcular la energía y potencia involucradas.
- ⏳ El primer ejemplo calcula el trabajo realizado para levantar 50 latas de 1 kilo cada una desde el suelo a un estante a 3 metros de altura en 10 minutos.
- 💪 El peso de cada lata, que es la fuerza con la que la tierra la atrae, se usa para calcular el trabajo mediante la fórmula trabajo = fuerza × distancia.
- 📈 Se utiliza la fórmula de conservación de la energía para calcular el trabajo de otra manera, considerando el cambio en la energía potencial.
- 📌 La energía cinética inicial es cero ya que las latas están quietas, y la energía potencial final se calcula como masa × gravedad × altura.
- 🔄 El trabajo realizado se traduce en un aumento en la energía total del sistema, lo que se mide como la diferencia entre la energía final y la energía inicial.
- 👤 En el segundo ejemplo, se calcula el trabajo realizado por una persona de 50 kilogramos al subir 10 escalones de 25 centímetros de altura en 8 segundos.
- 🔋 Se discute que la energía química de los músculos, proveniente de los alimentos, se convierte en movimiento y, por ende, en el trabajo realizado al subir la escalera.
- ⏱ La potencia se define como la energía empleada por unidad de tiempo y se calcula dividiendo el trabajo realizado por el tiempo transcurrido.
- 🌞 Se menciona que toda la energía, incluida la química de los músculos, proviene originalmente del sol, siguiendo la cadena de la energía desde las plantas hasta los seres humanos.
Q & A
¿Qué es el trabajo en física y cómo se calcula?
-El trabajo en física es la cantidad de energía transferida cuando una fuerza constante actúa sobre un objeto que se desplaza en la dirección de la fuerza. Se calcula como la fuerza multiplicada por la distancia desplazada en la dirección de la fuerza.
¿Cómo se relaciona el peso de una lata con su masa y la aceleración de la gravedad?
-El peso de una lata se calcula como su masa multiplicada por la aceleración de la gravedad (aproximadamente 9,8 m/s²). Por ejemplo, una lata de 1 kilogramo tiene un peso de 9,8 newtons.
Si subimos 50 latas de 1 kilo cada una a una altura de 3 metros, ¿cuánto trabajo se realiza en total para cada lata?
-El trabajo realizado para subir cada lata es de 29,4 julios, lo que se calcula como el peso de la lata (fuerza) multiplicado por la distancia (3 metros).
¿Cómo se calcula la energía potencial de un objeto?
-La energía potencial de un objeto se calcula como la masa del objeto multiplicada por la aceleración de la gravedad y por la altura a la que se encuentra el objeto sobre la superficie de la Tierra.
Si una persona de 50 kilogramos sube 10 escalones de 25 centímetros de altura en 8 segundos, ¿cuánto trabajo realiza?
-El trabajo realizado se calcula como el peso de la persona (fuerza) multiplicado por la distancia total ascendida (2,5 metros), dando un resultado de 1225 julios.
¿Qué es la potencia y cómo se relaciona con el trabajo y el tiempo?
-La potencia es la cantidad de trabajo realizado o energía transferida en una unidad de tiempo. Se calcula dividiendo el trabajo realizado o la energía transferida entre el tiempo que se tarda en realizar ese trabajo.
Si una persona sube una escalera en 8 segundos, ¿cuál es su potencia en vatios si el trabajo realizado es de 1225 julios?
-La potencia se calcula dividiendo el trabajo realizado (1225 julios) entre el tiempo (8 segundos), resultando en 153,125 vatios.
¿De dónde proviene la energía que utiliza una persona para realizar trabajo físico?
-La energía proviene de los alimentos que se ingieren, los cuales son metabolizados por el cuerpo y transformados en energía química que luego los músculos utilizan para realizar movimientos y trabajo físico.
¿Cómo se relaciona la energía cinética con la masa y la velocidad de un objeto?
-La energía cinética es la energía que un objeto posee debido a su movimiento y se calcula como la mitad de la masa del objeto multiplicada por la velocidad al cuadrado.
¿Por qué la energía potencial y la energía cinética son importantes en problemas de trabajo y energía?
-La energía potencial y la energía cinética son importantes porque representan las formas en que la energía se almacena y se utiliza en un sistema. La conservación de la energía indica que la suma de estas dos formas de energía permanece constante si no hay interacciones con fuerzas externas.
¿Cómo se puede medir la cantidad de energía química que se necesita para realizar un trabajo específico?
-La cantidad de energía química necesaria para realizar un trabajo específico se puede estimar a partir de la cantidad de trabajo que se realiza, considerando que toda la energía química se convierte en trabajo, lo cual es una simplificación ya que en la realidad parte de la energía se pierde como calor.
Outlines
📚 Ejercicios de Trabajo, Energía y Potencia
El profesor de física presenta una serie de ejercicios relacionados con el trabajo, la energía y la potencia, destinados a estudiantes de secundaria. Se discuten conceptos básicos y se realiza un análisis de problemas prácticos, como el trabajo necesario para levantar latas de conserva y calcular el tiempo y energía involucrados en tareas cotidianas.
🔢 Cálculo del Trabajo y Energía para Levantar Latas
Se analiza el primer ejercicio, que involucra levantar 50 latas de 1 kilo cada una desde el suelo hasta un estante a 3 metros de altura, y calcular el trabajo realizado y la energía transferida al sistema. Se utiliza la fórmula del trabajo (trabajo = fuerza × desplazamiento) y la conservación de la energía para determinar el trabajo realizado por lata y el total para todas las latas.
🏋️♂️ Trabajo y Energía para Subir una Escalera
En el segundo ejercicio, se calcula el trabajo realizado y la energía requerida para una persona de 50 kilogramos que sube 10 escalones de 25 centímetros de altura en 8 segundos. Se discute la relación entre la masa, el peso, la altura y el trabajo, así como la energía química de los músculos que se transforma en movimiento.
⏱ Cálculo de Potencia para Subir una Escalera
Se aborda el concepto de potencia, definida como la energía por unidad de tiempo, y se calcula la potencia requerida para realizar el ejercicio de subir la escalera. Se enfatiza la importancia de la velocidad en la producción de potencia y se proporciona una fórmula para calcularla, demostrando cómo se puede comparar con motores y otros sistemas.
📘 Recursos de Aprendizaje y Conclusión del Vídeo
El profesor invita a los estudiantes a visitar su página web para acceder a más recursos de aprendizaje en física y matemáticas, organizados por categorías y fácilmente buscables. Se concluye el video solicitando 'me gusta', suscripciones y compartiendo el contenido, y se agradece la visualización.
Mindmap
Keywords
💡trabajo
💡energía
💡potencia
💡fuerza
💡desplazamiento
💡gravedad
💡masa
💡conservación de la energía
💡trabajo mecánico
💡transformación de energía
Highlights
El video comienza con un ejercicio de trabajo, energía y potencia centrado en la física secundaria.
Se presenta un problema práctico de subir latas de conserva, lo que introduce el concepto de trabajo en el contexto de la vida real.
Se calcula el trabajo realizado para subir cada lata utilizando la fórmula de trabajo como fuerza por desplazamiento.
Se explica la importancia de la masa y la aceleración de la gravedad en el cálculo del peso de las latas.
Se utiliza la conservación de energía para calcular el trabajo realizado, proporcionando un enfoque alternativo al problema.
Se discute la relación entre el trabajo y el cambio de energía en el sistema, lo que demuestra la equivalencia entre ambas metodologías de cálculo.
Se aborda el concepto de energía cinética y potencial, y cómo estas contribuyen al trabajo realizado en el sistema.
Se calcula la energía potencial final de las latas al estar en una altura superior, usando la fórmula de energía potencial.
Se muestra cómo el trabajo realizado es equivalente al incremento de energía potencial del sistema.
Se multiplica el trabajo por el número de latas para obtener el trabajo total realizado y la energía transferida al sistema.
Se presenta un segundo ejercicio que involucra a una persona subiendo una escalera, introduciendo variables como masa y altura.
Se calcula el trabajo realizado por una persona al subir una escalera, considerando su masa y la altura de los escalones.
Se discute la fuente de energía de los músculos humanos y su conversión de energía química en energía para el movimiento.
Se explora la cadena de energía que comienza con el sol y termina con el trabajo realizado al subir la escalera.
Se calcula la potencia del trabajo realizado al subir la escalera, destacando la importancia de la velocidad en la potencia.
Se enfatiza la diferencia entre la energía y la potencia, y cómo la potencia es la energía por unidad de tiempo.
Se invita a los espectadores a visitar la página web del profesor para encontrar más recursos de física y matemáticas.
Transcripts
hola soy tu profesor de física de todo
sobresaliente puntocom en este vídeo
vamos a hacer una serie de ejercicios de
trabajo energía en este vídeo y en sus
sucesivos vídeos valente el primero de
la lista de reproducción
son trabajos pesados son ejercicios de
trabajo potencia y energía a nivel más o
menos de secundaria del tercer o cuarto
de la eso le vamos en el primero dice os
pondré el enunciado ahí pero dice
subimos 50 latas de conserva de un kilo
cada una desde el suelo a un instante
que se encuentra a tres metros de altura
para ello hemos necesitado 10 minutos
tenemos un estante que se encuentra
tres metros de altura y tres metros y
hemos subido desde el suelo hasta el
lugar todo el estante una lata que pesa
un kilo de un kilogramo que tienen de
masa un kilogramo
50 nata en cuenta platas
s las cintas formales tiene una serie de
latas en el suelo hacer un metro de
altura y la hemos subido 3 metro de
altura
50 veces a 50 latas y hemos tardado 10
minutos de tiempo vale entonces empiezan
a preguntarme cosas a calcula el trabajo
que ha tenido que realizar para subir
cada lata el trabajo de cada lata
bueno está bastante sencillito vale la
una de la fórmula más simple del trabajo
su definición en término de fuerza el
trabajo es igual a la fuerza por el
desplazamiento es decir cuando
realizamos un trabajo la cantidad de
energía empleada en el trabajo es
energía se mide en julia es la fuerza
que hemos tenido que realizar para hacer
ese trabajo multiplicada por la
distancia a lo largo de la cual la hemos
tenido que realizar ese trabajo vale
entonces en este caso se puede calcular
6 también se puede calcular por la
diferencia de energía
vamos a hacerlo primero con esta fórmula
porque la sabemos verdad para subir una
lata que fuerza que cuánto pesa la lata
que fuerza y ahora sin peso no masa
cuál es el peso de la lata el peso es la
fuerza con la que la tierra atrae la
lata vale y ese peso que es una fuerza
se mide en internet en newtons es la
masa de la nata por la aceleración de la
gravedad entonces el peso de una lata
son hemos dicho que un kilogramo la masa
entre logramos por la gravedad que hay
9,8 sea que el peso de cada lata es de
18 minutos y lo hemos tenido que ese
sería la fuerza que tenemos que hacer
para levantar una lata vale mínimo ese
peso esa
levante contrarrestar en la fuerza con
la que la tierra atrae a la lata durante
cuánta distancia hemos tenido que
mantener esa fuerza pues durante
a tres metros de distancia es por lo
tanto el trabajo en este caso sería el
98 milton de fuerza por los 3 metros de
distancia
esto voy a la calculadora
y hacemos
9,8 por 3 sería 8,82
julios 8,82 julios vale ese sería el
trabajo realizado para subir cada una de
las latas
pero aunque le daba mala calculadora es
9,8 por 329 4
29
4 julios también podemos calcularlo de
otra manera y es que el trabajo
realizamos en un sistema se invierte en
variar la cantidad de energía
podemos hacerlo esto lo hemos hecho
utilizando la forma del trabajo pero
también podemos calcular utilizando la
fórmula de conservación de la energía
vale entonces vamos a hacer el apartado
a aquí el a prima otra vez de otra
manera que es con un problema de
conservación de energía esto significa
que la energía que tiene la lata al
principio del problema tiene que ser
igual al final del problema eso claro si
no intervienen fuerzas externas y hay
una fuerza externa como nosotros estamos
levantando una lata que introduce un
trabajo en el sistema pues ese trabajo
que hacemos sobre el sistema se traduce
al final a aumentar la energía total del
sistema por lo tanto este trabajo que
hemos hecho ha servido para aumentar la
energía del sistema así que si
calculamos la diferencia de energía del
sistema entre la situación inicial y la
final ese será el trabajo realizado pero
aplicó con fórmula el trabajo otra forma
del trabajo
la energía final menos la energía
inicial
finalmente inicial es el incremento de
energía
incremento de energía y energía
entendido por la energía total del
sistema que en este caso la
perdón en estos casos la energía
pues es igual a energía cinética más la
energía potencial en los casos de física
tenemos un cuerpo que se mueve lo que
sube que baja siempre se tiene en cuenta
realidad cinética y la potencial vale la
energía cinética vamos a calcular la
forma general vamos calcular la energía
inicial bueno pues la energía cinética
inicial es cero porque inicialmente la
está quieta y la acción al también pero
bueno está bajo la inicial la energía
cinética inicial es cero y la energía
potencial inicial también es cero puesto
que la energía potencial os recuerdo que
ponerlo aquí la energía potencial es
igual a la masa por la gravedad por la
altura del objeto esta energía potente
la fórmula para energía potencial cuando
la altura son pequeñitas pues estamos
hablando de un metro dos metros si tú
estamos calculando energía potencial de
un satélite que está orbitando alrededor
la tierra la fórmula es otro vale pero
no estamos en el caso
y voy a apuntar aunque no lo vamos a
necesitar la energía cinética es un
medio de la masa por la velocidad al
cuadrado
bueno pues sabiendo esto sabemos que en
la energía inicial del sistema es cero
no tengo altura no tengo velocidad estoy
quieto en el suelo no tengo energía y la
energía final
es igual a la energía cinética final más
la energía potencial final vale media
cinética inicial igualmente es cero
puesto que al final la lata está quieta
en el instante y la la energía potencial
si tenemos hemos ganado una altura hemos
ganado tres metros así que usando esta
fórmula la energía potencial es la masa
de la lata por la gravedad por la altura
que es un kilo por 9,8 y por los tres
metros de altura que el 9.8 por tres en
la misma cuenta que habíamos hecho aquí
porque claro que sabéis lo mismo así que
la energía final es 29,4 julios correcto
aquí
vale entonces volvemos aquí el trabajo
es el incremento de energía que es final
menos inicial que es 29 4 - 0
o sea que el trabajo es 29
coma cuatro
exactamente un poquito más largo tampoco
más largo lo que pasa que me he parado
mucho escribir toda la fórmula editar
pero básicamente es el incremento
energía total del sistema vale decir la
final menos inicial la inicial el cero
la final sólo se debe la altura que la
energía potencial es tal entonces como
sabemos que la energía el incremento de
energía 22,4 eso lo que hemos ganado
energía pues ese es el trabajo que hemos
introducido el sistema si no hubiera un
agente externo nosotros introduciendo un
trabajo al sistema que son las latas por
el plátano no hubieran variado su
energía su energía no ni tiene tiene
potencial si la data por sí misma ni va
a elevarse ni va a velocidad a no
ser que haya a alguien algo aplicando
una fuerza que hay somos nosotros
entonces digamos que podemos medir la
fuerza que estoy haciendo yo por el
desplazamiento lo podemos medir el
cambio de energía que será provocado el
sistema que son las latas de habanero
utilizando trabajo o energía llegamos a
la misma conclusión
la energía o el trabajo en gastado o
usado para elevar cada una de las latas
pues es 29.4 julios vale aquí falta la
unidad que son julios jones dicen
también pues vamos al siguiente apartado
bueno el siguiente apartado en realidad
dice en cuanto el trabajo que hemos
hecho en total y cuál es la energía
transferida al sistema en total no lo
hace en total no es más que multiplicar
por 50 hemos calculado el trabajo que se
ha hecho sobre una lata y hemos
calculado en la energía que se ha
transferido al sistema en una lata que
es exactamente lo mismo vale y lo me
pregunta el total puerto está en
multiplicar por 50 la gracia del
apartado b y c que es lo que acabo de
decir vamos directamente al siguiente
ejercicio
seguimos con el siguiente ejercicio dice
una persona tiene una masa de 50
kilogramos
50 kilogramos y
y sube una escalera
de 10 escalones en 8 segundos 10
escalones
cada escalón de
25 centímetros de altura
y lo hace todo en 8 segundos
esos son los datos del problema 50 kilos
sube 10 galones de 25 centímetros cada
ocho segundos apartado va qué trabajo se
ha realizado y bueno aquí
pues igual que antes vamos a calcularlo
como fuerza por desplazamiento o como
variación de energía o calcular con
fuerza por desplazamiento por ejemplo
ahora sabemos que es lo mismo
el trabajo la fórmula sabemos que la
fuerza que se ha aplicado por la
distancia desplazada vale la distancia
pues díaz escalones por 25 centímetros
cada uno
pues eso son 250 centímetros vale por 25
metros es la distancia que se ha
recorrido y el peso de la chica que
sería por una persona la el peso
qué es 50 kilogramos por la 98 de la
gravedad vale porque recuerdo que la
fórmula del peso es masa por gravedad
pues 50 por 98
se hace la calculadora
donde pongo 8 400
90 newton así que el trabajo realizado
para que una persona de 50 kilos que
tiene un peso de 400 90 minutos
suba en una altura total de 2.5 metros
es
calculadora y sal en 1.225
julia jones o como queráis decirlo sería
la respuesta al apartado a que me dice
que trabajo ha realizado a ganar subir
la escalera el apartado de me dice
cuánta energía química de sus músculos
ha necesitado para realizar ese trabajo
suponiendo que toda esa energía se
emplea en ese trabajo claro ese trabajo
de dónde sale lo aporta la propia
persona que sube que su verdad es clara
de dónde sale la energía para realizar
ese trabajo por los músculos los
músculos convierte en la energía química
que contienen los alimentos el azúcar la
grasa
esa energía química la convierten en
movimiento no se va subiendo las calores
que al final es energía potencial que ha
adquirido y es el trabajo que se realiza
pues la respuesta es cuánta energía han
tenido que generar los músculos que
convertir los músculos pues qué es esa
la energía que han suministrado los
músculos para realizar ese trabajo es
exactamente la misma suponiendo como
dice el problema que toda la energía que
genera el músculo se emplea
exclusivamente en eso en realidad no es
así pero bueno vale
la idea es que hay una conservación de
la energía si mi sistema que es la
persona ha subido una escalera
ha ganado una energía ahora se ha
realizado un trabajo y ahora tiene una
energía energía potencial porque está
más arriba que antes no tenía de dónde
salió esa energía esa energía en el
fondo ha salido de los alimentos que
ingirió que los músculos la
transformaría bueno en el fondo en el
fondo en el fondo en el fondo en el
fondo viene del sol pensarlo todo que
tenemos la tierra prácticamente toda
viene del sol el sol hace crecer las
plantas vale la energía del sol la
planta la transforma en crear sus hojas
sus tallos sus frutos que comemos los
animales o nosotros o nosotros comemos
los animales que han comido plantas o
las plantas de los frutos y esa es la
energía que pasa el estómago que se
transforma en productos químicos en
sustancias químicas más simples y en los
músculos se produce una reacción química
que transforma esa sustancia en la
energía para el movimiento y al fin y al
cabo energía potencial vale esa es la
cadena desde el sol hasta subir la
escalera lo que pasa que el problema se
queda en los músculos
simplemente eso vale no no hay nada que
calcular es simplemente entender lo que
te están pidiendo
vamos ahora a calcular
el apartado c que dice potencia hay que
calcular la potencia la potencia la
forma de la potencia es la energía por
unidad de tiempo vale la energía que se
ha empleado
son 1250 julios para subir esos 10
escalones y lo hemos hecho de 8 segundos
si hubiéramos tardado 10 segundos o una
hora hubiéramos gastado otra energía no
hubiéramos empleados exactamente la
misma energía vale si antes estábamos
aquí y ahora tenemos estamos aquí
tenemos una energía potencial que ha
salido de alguna parte y esa energía es
la misma tardamos unos 10 segundos 1
horas qué magnitud en la que varía
cuando varía el tiempo varía la potencia
le podemos hacer un trabajo es más
tiempo o en menos tiempo y eso es la
potencia si hacemos el mismo trabajo
pero mucho más rápido estamos
desarrollando más potencia vale pensar
en un motor un motor puede desarrollar
el mismo trabajo arrastra una carga por
ejemplo poner un coche de aquí aquí pero
si lo hace más rápido es porque es un
motor más potente es la potencia la
unidades
julios
por segundo que esos son vatios vatio
comunidad es w que no es lo mismo que la
w como magnitud que significa trabajo
vale cuidado con eso pues nada
simplemente estamos la fórmula es
también una potencia normativa es la
energía en 1.225 dividido entre los ocho
segundos el tiempo en julio por segundo
tramos la unidad es correcta y eso sale
mil 225 dividido entre 8 eso sale 153
como 125
vatios vale o watts en inglés
así como hacemos este ejercicio
simplemente pregunta energía y potencia
si te ha servido el vídeo si te ha
gustado darle a like suscríbete al canal
compártelo con tus compañeros pero sobre
todo te recomiendo que entres a mi
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ejercicio de física de matemática
ordenados por categorías y podrás usar
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por ver el vídeo adiós
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