POTENCIA

• 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).

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

Tipos de potencia

• Potencia mecánica, es aquel trabajo que realiza un individuo o una máquina en un cierto periodo de tiempo. Es decir que se trata de la potencia transmitida a través de la acción de fuerzas físicas de contacto o elementos mecánicos relacionados como palancas y engranajes.
• Potencia eléctrica, que es el resultado de la multiplicación de la diferencia de potencial entre los extremos de una carga y la corriente que circula allí.
• Potencia del sonido, que se calcula en función de la intensidad y la superficie, y a la potencia de un punto (si P es un punto fijo y C una circunferencia, la potencia de P respecto C es el producto de sus distancias a cualquier par de puntos de la circunferencia alineados con P; el valor de la potencia es constante para cada punto P).
• Potencia (en óptica): inverso de la distancia focal de una lente o espejo.
• Potencia acústica: la cantidad de energía por unidad de tiempo emitida por una fuente determinada en forma de ondas sonoras.

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.

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.

El concepto de trabajo está ligado muy íntimamente al de energía, Esta ligazón puede verse en el hecho de que, del mismo modo que existen distintas definiciones de energía (para la mecánica, la termodinámica), también existen definiciones distintas de trabajo, aplicables cada una a cada rama de la física. El trabajo es una magnitud de gran importancia para establecer nexos entre las distintas ramas de la física. Cuando se levanta un objeto desde el suelo hasta la superficie de una mesa, por ejemplo, se realiza trabajo al tener que vencer la fuerza de la gravedad, dirigida hacia abajo; la energía comunicada al cuerpo por este trabajo aumenta su energía potencial.

ENERGÍA MECÁNICA

La rama de la física que estudia y analiza el movimiento y reposo de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas se denomina mecánica. En un cuerpo existen fundamentalmente dos tipos de energía que pueden influir en su estado de reposo o movimiento: la energía cinética y la potencial.

Llamamos energía mecánica de un cuerpo a la suma de la energía cinética Ec y potencial Ep que posee:

Em=Ec+Ep

Es importante señalar que la energía potencial, de modo general, cuenta con distintas contribuciones. En este tema nos centraremos en la energía potencial gravitatoria y la energía potencial elástica.

Ep=Epg+Epe

Principio de Conservación de la Energía Mecánica

La energía mecánica de un cuerpo se mantiene constante cuando todas las fuerzas que actúan sobre él son conservativas.

Es probable que en numerosas ocasiones hayas oido decir que "la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma". En realidad, tal afirmación es uno de los principios más importantes de la Física y se denomina Principio de Conservación de la Energía. Vamos a particularizarlo para el caso de la energía mecánica. 

ENERGÍA CINÉTICA

 La energía cinética es una forma de energía, conocida como energía de movimiento. La energía cinética de un objeto es aquella que se produce a causa de sus movimientos que depende de la masa y velocidad del mismo.

ENERGÍA POTENCIAL

FUERZA GRAVITACIONAL

La gravedad es una de las cuatro fuerzas o interacciones fundamentales observadas hasta el momento en la naturaleza.

La gravedad es la responsable de la caída de los cuerpos en la Tierra y de los movimientos a gran escala que se observan en el Universo: que la Luna orbite alrededor de la Tierra, que los planetas orbiten alrededor del Sol y que las galaxias estén rotando en torno a un centro.

Todas las partículas materiales y todos los cuerpos se atraen mutuamente por el simple hecho de tener masa, en proporción directa a sus masas. La gravedad tiene un alcance teórico infinito; pero, la fuerza es mayor si los objetos están próximos, y mientras se van alejando dicha fuerza pierde intensidad en proporción al cuadrado de la distancia que separa a los cuerpos. Por ejemplo, si se aleja un objeto de otro al triple de distancia, entonces la fuerza de gravedad se reduce a la novena parte.

La fuerza de gravedad siempre es atractiva, nunca es repulsiva y tiene alcance infinito. Por muy alejados que estén entre sí dos cuerpos, siguen experimentando esta fuerza, aunque más débil a medida que aumenta la distancia.

La fuerza de gravedad siempre produce atracción entre los cuerpos, cualquiera que sea su composición. La fuerza resultante se produce atrayéndose el centro de gravedad de un objeto con el centro de gravedad del otro.

La fuerza gravitatoria es universal y todas las partículas materiales están sometidas a ella, sin excepción. 

TERCERA LEY DE NEWTON

La tercera ley de Newton establece lo siguiente:
Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primero.  Con frecuencia se enuncia como "A cada acción siempre se opone una reacción igual".  En cualquier interacción hay un par de fuerzas de acción y reacción, cuya magnitud es igual y sus direcciones son opuestas. Las fuerzas se dan en pares, lo que significa que el par de fuerzas de acción y reacción forman una interacción entre dos objetos. 

Otra forma de verlo es la siguiente:

Si dos objetos interactúan, la fuerza F₁₂, ejercida por el objeto 1 sobre el objeto 2, es igual en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza F₂₁ ejercida por el objeto 2 sobre el objeto 1:

Segunda Ley de Newton

  

La Segunda Ley de Newton establece lo siguiente: 

La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa. Una buena explicación para misma es que establece que siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce una fuerza sobre el primero cuya magnitud es igual, pero en dirección contraria a la primera.  También podemos decir que la segunda ley de Newton responde la pregunta de lo que le sucede a un objeto que tiene una fuerza resultante diferente de cero actuando sobre el.

La segunda ley de Newton como se establece mas abajo, se aplica en un gran número de fenómenos físicos, pero no es un principio fundamental como lo son las leyes de conservación Aplica solamente si la fuerza es una fuerza neta externa. No aplica directamente en situaciones donde la masa cambia, ya sea perdiendo o ganando material o si el objeto está viajando cerca de la velocidad de la luz, en cuyo caso deben incluirse los efectos relativistas. Tampoco aplica en escalas muy pequeñas a nivel del átomo, donde debe usarse la mecánica cuántica.

Pruebe a entrar datos en las casillas de abajo. Especificando dos cantidades cualesquiera, puede obtenerse la tercera. Después de introducir los dos valores, pulse sobre la casilla vacía para obtener su valor.

PRIMERA LEY DE NEWTON

La primera ley de Newton, también conocida como principio de inercia, establece que un cuerpo no modifica su estado de reposo o de movimiento si no se aplica ninguna fuerza sobre él, o si la resultante de las fuerzas que se le aplican es nula. Es decir, que se mantendrá en reposo si estaba en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme si se encontraba en movimiento.

∑F→ = 0⇔v→=cte→{v0→=0⇒v→ =0 (reposo)v0→≠0⇒v→=v0→=cte (M.R.U)

De aquí se deduce que:

• Todos los cuerpos se oponen a cambiar su estado de reposo o movimiento y esta oposición recibe el nombre de inercia. La masa de un cuerpo, entendida como su cantidad de materia, es una medida cuantitativa de la inercia de un cuerpo.
• Un cuerpo se encuentra en equilibrio cuando la resultante de las fuerzas que actúan sobre él sea nula.

La derivada de una función nos indicaba cómo variaba dicha función. Si decimos que, en ausencia de fuerzas externas, la velocidad permanece constante a lo largo del tiempo, lo que estamos diciendo es que la derivada de la velocidad respecto al tiempo es cero, es decir, no hay variación de la velocidad respecto al tiempo. Así, podemos expresar la primera ley de Newton: 

∑F=0⇔dvdt=0