1 00:00:00,000 --> 00:00:04,519 Hola, buenas tardes. Continuamos con las clases virtuales en esta semana de periodo extraordinario. 2 00:00:04,599 --> 00:00:07,280 En este caso, la clase trata acerca de la degradación de la energía. 3 00:00:08,080 --> 00:00:11,019 Vamos a ver un ejemplo práctico, que es el ejercicio 8 de la ficha de trabajo y energía, 4 00:00:11,119 --> 00:00:14,859 que está colgada también en el aula virtual, donde, como podemos observar en el dibujo esquemático, 5 00:00:15,039 --> 00:00:18,820 en la primera parte del movimiento, en la que vamos a llamar la curva, 6 00:00:19,379 --> 00:00:22,980 no hay rozamiento y, por tanto, vamos a volver a aplicar de nuevo la conservación de la energía. 7 00:00:23,539 --> 00:00:26,179 Y en la segunda parte, que es en este periodo de superficie horizontal, 8 00:00:26,179 --> 00:00:30,679 es un periodo donde sí hay rozamiento y por tanto debemos de aplicar la degradación de la energía. 9 00:00:31,260 --> 00:00:36,000 Nos dice además que tenemos una masa de 3 kg, que parte inicialmente de una altura de 4 m 10 00:00:36,000 --> 00:00:40,299 y que a los 10 m de desplazarse por esta superficie con rozamiento se acaba parando. 11 00:00:41,299 --> 00:00:45,479 Vemos así las dos partes diferenciadas de la conservación de la energía y de la degradación de la energía 12 00:00:45,479 --> 00:00:48,420 que es de lo que trata la clase virtual de la sesión de hoy. 13 00:00:48,820 --> 00:00:53,259 En el primer apartado solamente me tengo que mover en la parte de la curva, 14 00:00:53,259 --> 00:01:06,900 Es decir, solamente voy a aplicar la conservación de la energía y me indican que sabiendo que el bloque parte de la situación 1 y que parte parado, a qué velocidad llegará justo a la situación 2, justo aquí cuando va a empezar el plano horizontal con rozamiento. 15 00:01:07,340 --> 00:01:20,019 Como en la curva no se degrada la energía, no existe fuerza de rozamiento, podemos aplicar la conservación de la energía, que es la energía mecánica inicial, es decir, en el punto 1, es igual a la energía mecánica final, es decir, en el punto 2. 16 00:01:20,019 --> 00:01:25,540 Sustituye en este caso las energías mecánicas por la cinética más la potencial 17 00:01:25,540 --> 00:01:29,140 Observando a deber de la representación que en este caso no va a haber ningún muelle 18 00:01:29,140 --> 00:01:32,640 Con lo cual la energía potencial solo se va a asociar a la energía potencial gravitatoria 19 00:01:32,640 --> 00:01:34,640 Es decir, a la gravedad y a la altura 20 00:01:34,640 --> 00:01:38,299 Y no a la energía potencial elástica porque no hay muelle 21 00:01:38,299 --> 00:01:43,219 Por ello podemos observar que la energía cinética inicial es cero 22 00:01:43,219 --> 00:01:46,280 Porque como digo, se deja caer la pelota a su velocidad inicial es cero 23 00:01:46,280 --> 00:01:47,859 Y la energía potencial final va a ser cero 24 00:01:47,859 --> 00:01:51,879 porque allí es donde sitúo el sistema de referencia a nivel de suelo y por tanto la altura es cero. 25 00:01:52,340 --> 00:01:55,500 Así lo que obtengo es que la energía potencial inicial es igual a la energía cinética final, 26 00:01:56,340 --> 00:01:59,340 cada una de las expresiones, mgh igual a 1 medio de la masa por la velocidad al cuadrado, 27 00:01:59,439 --> 00:02:02,560 fijaos que la masa no haría falta explícitamente conocerla en este caso, 28 00:02:03,299 --> 00:02:07,340 y simplemente despejo la velocidad final, el 2 que estaba dividiendo pasa multiplicando en la gola raíz 29 00:02:07,340 --> 00:02:12,039 y obtengo una velocidad cuando llega a la superficie del plano de 8,85 m por segundo. 30 00:02:12,860 --> 00:02:17,379 En el apartado siguiente lo que me piden es el trabajo que realiza la fuerza de rozamiento. 31 00:02:17,379 --> 00:02:25,620 ¿Dónde actúa la fuerza de rozamiento? Sólo en la superficie horizontal, con lo cual nos vamos a ceñir exclusivamente en la superficie horizontal aplicando la degradación de la energía. 32 00:02:26,419 --> 00:02:31,979 ¿Qué es expresión de la degradación de la energía? Pues que la variación de la energía es igual a ese trabajo de rozamiento. 33 00:02:32,539 --> 00:02:40,939 Es decir, la energía mecánica final en 3, cuando el objeto ya se ha parado, menos la energía mecánica inicial, que ya puede ser en 2 o en 1, porque la energía se conserva, que es lo que explico aquí. 34 00:02:40,939 --> 00:02:46,919 Si lo podéis leer bien, en lo que explico aquí, en rojo 35 00:02:46,919 --> 00:02:50,840 Puedo trabajar con la energía mecánica en el punto 2 y en el punto 1 36 00:02:50,840 --> 00:02:54,979 Puesto que como se conserva es la misma, va a ser igual a ese trabajo de rozamiento 37 00:02:54,979 --> 00:02:57,580 La energía mecánica final, de hecho, va a ser 0 38 00:02:57,580 --> 00:03:00,860 ¿Por qué? Porque el objeto está a nivel de altura 0 y además se ha parado 39 00:03:00,860 --> 00:03:05,039 Con lo cual, como se para, la energía cinética es 0 y potencial porque está a nivel de altura 0 40 00:03:05,039 --> 00:03:09,539 Y la energía cinética inicial también es 0 porque voy a considerar el punto inicial 41 00:03:09,539 --> 00:03:11,520 En el punto 2, el punto 1 42 00:03:11,520 --> 00:03:14,419 El punto inicial en el punto de altura 43 00:03:14,419 --> 00:03:15,879 De arriba del todo 44 00:03:15,879 --> 00:03:17,879 Que solo tendrá energía potencial 45 00:03:17,879 --> 00:03:19,860 ¿Veis? Me queda el signo menos 46 00:03:19,860 --> 00:03:21,340 Ojo que este signo menos lo arrastro 47 00:03:21,340 --> 00:03:22,539 Por eso lo he puesto entre paréntesis 48 00:03:22,539 --> 00:03:25,099 Y me queda el menos igual al trabajo de rozamiento 49 00:03:25,099 --> 00:03:27,520 Con lo cual menos mg por h 50 00:03:27,520 --> 00:03:30,080 Que me sale menos 117,6 J 51 00:03:30,080 --> 00:03:32,620 El trabajo de rozamiento siempre es negativo 52 00:03:32,620 --> 00:03:33,159 ¿Por qué? 53 00:03:33,580 --> 00:03:35,840 Porque es una energía que se está perdiendo 54 00:03:35,840 --> 00:03:37,919 Se pierde, en este caso 55 00:03:37,919 --> 00:03:41,060 En aumentar la energía interna del propio sistema 56 00:03:41,060 --> 00:03:44,259 Generalmente en una pérdida de energía en forma de calor 57 00:03:44,259 --> 00:03:46,020 Debido al rozamiento 58 00:03:46,020 --> 00:03:48,840 Pero es una energía que se pierde, que pierde el sistema 59 00:03:48,840 --> 00:03:51,819 Y por ello siempre va a ser negativa 60 00:03:51,819 --> 00:03:55,080 En el apartado C me preguntan cuál es el coeficiente de rozamiento 61 00:03:55,080 --> 00:03:55,759 ¿De dónde lo tengo? 62 00:03:56,120 --> 00:03:57,120 Del trabajo de rozamiento 63 00:03:57,120 --> 00:03:59,340 No olvidemos lo que vimos en la primera sesión 64 00:03:59,340 --> 00:04:00,939 Y es que el trabajo de rozamiento era igual 65 00:04:00,939 --> 00:04:04,199 O el trabajo era igual a la fuerza por el desplazamiento 66 00:04:04,199 --> 00:04:06,180 Con ese producto escalar que os he señalado aquí 67 00:04:06,180 --> 00:04:10,919 Entonces recordad que el trabajo, como es de rozamiento, pues será la fuerza de rozamiento por ese desplazamiento 68 00:04:10,919 --> 00:04:11,800 ¿El producto escalar quién era? 69 00:04:12,300 --> 00:04:15,800 Modulo del primero por el modulo del segundo por el coseno del ángulo que forman 70 00:04:15,800 --> 00:04:18,420 ¿Pero qué ángulo forman el rozamiento y el desplazamiento? 71 00:04:19,160 --> 00:04:21,360 Siempre forman 180 grados 72 00:04:21,360 --> 00:04:23,819 Esta es una de las claves de estos ejercicios 73 00:04:23,819 --> 00:04:26,120 Y es que el rozamiento siempre se opone al movimiento 74 00:04:26,120 --> 00:04:29,660 Para nosotros en estos ejercicios, en algunas situaciones peculiares en que no 75 00:04:29,660 --> 00:04:31,819 Pero para nosotros en este tipo de ejercicios 76 00:04:31,819 --> 00:04:34,620 El rozamiento siempre se va a oponer al movimiento 77 00:04:34,620 --> 00:04:37,360 y por tanto va a formar un coseno de 180 grados que va a ser menos 1. 78 00:04:38,120 --> 00:04:40,420 A su vez la fuerza de rozamiento, como ya sabemos, es muy por la normal 79 00:04:40,420 --> 00:04:43,779 y a partir de las leyes de Newton que hemos estado viendo en el tema de dinámica, 80 00:04:44,220 --> 00:04:48,920 en un plano horizontal, recordad que en un plano horizontal podemos deducir que la normal es la masa por la gravedad. 81 00:04:49,480 --> 00:04:52,120 Y entonces despejando puedo obtener el valor del coeficiente de rozamiento. 82 00:04:52,319 --> 00:04:56,220 Fijaos que el trabajo de rozamiento que es negativo se cancela con este signo negativo 83 00:04:56,220 --> 00:04:59,660 y me queda un coeficiente de rozamiento positivo y además entre 0 y 1. 84 00:04:59,980 --> 00:05:04,160 Recordad que el coeficiente de rozamiento siempre tiene que valer entre 0 y 1, en este caso 0,4. 85 00:05:04,620 --> 00:05:14,379 Por último, vamos a realizar un último apartado, que es el apartado D, en el cual me preguntan si hubiera un muelle al final, a 4 metros del final de la rampa, ¿cuánto se comprimiría el mismo? 86 00:05:14,560 --> 00:05:22,500 Suponiendo que sigue existiendo rozamiento, porque me sigo trasladando sobre esa superficie horizontal, en la cual ya conozco que el coeficiente de rozamiento vale 0,40. 87 00:05:23,180 --> 00:05:27,079 Fijaos que es un ejercicio en el cual, si yo hago mal alguno de los apartados, voy arrastrando el error. 88 00:05:27,079 --> 00:05:31,259 Entonces, de nuevo tengo que aplicar la degradación de la energía 89 00:05:31,259 --> 00:05:35,920 Y en este caso, la energía mecánica final será la energía cinética final 90 00:05:35,920 --> 00:05:36,759 Donde se para 91 00:05:36,759 --> 00:05:39,160 Pero ahora sí va a haber energía potencial final 92 00:05:39,160 --> 00:05:39,660 ¿Por qué? 93 00:05:40,379 --> 00:05:42,779 Porque al final, a pesar de estar en altura cero 94 00:05:42,779 --> 00:05:43,699 Ahora sí hay un muelle 95 00:05:43,699 --> 00:05:46,100 Entonces la energía potencial final es la del muelle 96 00:05:46,100 --> 00:05:47,500 ¿Vale? 97 00:05:47,720 --> 00:05:49,160 Es solo esa energía elástica 98 00:05:49,160 --> 00:05:52,879 Mientras que al inicio no tengo energía cinética 99 00:05:52,879 --> 00:05:55,259 Porque la pelota estaba parada, la dejó caer por la rampa 100 00:05:55,259 --> 00:06:00,139 pero sí tengo energía potencial gravitatoria, lo que notamos muy bien. 101 00:06:00,639 --> 00:06:03,060 Entonces en los dos casos tengo energía potencial, pero distinto tipo, 102 00:06:03,459 --> 00:06:05,819 una elástica y la otra gravitatoria, hay que saber distinguir cuándo. 103 00:06:06,259 --> 00:06:09,120 Eso va a ser igual al trabajo de rozamiento, que es la fuerza de rozamiento por el desplazamiento 104 00:06:09,120 --> 00:06:13,240 por el coseno del ángulo que forman, que de nuevo va a ser 180 y por tanto menos 1. 105 00:06:13,600 --> 00:06:17,819 La fuerza de rozamiento es 1 por la normal y eso es la normal de nuevo es la masa por la gravedad. 106 00:06:18,399 --> 00:06:22,019 Ahora, ¿qué varía? Que simplemente el desplazamiento no son los 10 metros que me había indicado anteriormente, 107 00:06:22,019 --> 00:06:22,959 si no solo 4 metros 108 00:06:22,959 --> 00:06:25,639 y este término que está aquí restando 109 00:06:25,639 --> 00:06:27,300 lo paso al otro lado sumando 110 00:06:27,300 --> 00:06:29,920 como veis lo paso sumando la masa por la gradación por la altura 111 00:06:29,920 --> 00:06:32,300 que eran esos 117,6 julios 112 00:06:32,300 --> 00:06:33,480 el resto 113 00:06:33,480 --> 00:06:35,100 lo que ha perdido por rozamiento 114 00:06:35,100 --> 00:06:38,519 y puedo despejar el valor de X que me sale 0,53 metros 115 00:06:38,519 --> 00:06:40,000 que va a ser lo que se comprime el muelle 116 00:06:40,000 --> 00:06:41,620 espero que 117 00:06:41,620 --> 00:06:43,660 este ejercicio que es el más complejo 118 00:06:43,660 --> 00:06:46,379 de todos los que vamos a ver en esta sesión de periodo extraordinario 119 00:06:46,379 --> 00:06:47,899 nos ha ayudado a entender 120 00:06:47,899 --> 00:06:49,779 un poquito mejor la aplicación de la conservación 121 00:06:49,779 --> 00:06:50,860 y de la regalación de la energía 122 00:06:51,339 --> 00:06:55,199 Quizás la parte más importante es esta degradación porque combina la conservación de la energía, 123 00:06:55,620 --> 00:06:59,120 la definición de la energía cinética, la energía potencial, tanto gravitatoria como elástica, 124 00:06:59,519 --> 00:07:02,920 y a su vez también el concepto de trabajo, en este caso aplicado a la fuerza de rozamiento. 125 00:07:03,600 --> 00:07:09,259 Con lo cual, como podéis observar, es un ejercicio muy completo, relativamente largo, de estrategia definida 126 00:07:09,259 --> 00:07:13,720 y que hay que aprender a conocer, puesto que los términos de fuerza conservativa y no conservativa 127 00:07:13,720 --> 00:07:16,579 van a ser bastante importantes de cara al curso lectivo próximo. 128 00:07:16,579 --> 00:07:21,300 Por último, la última de las sesiones, la que nos queda, la del jueves 129 00:07:21,300 --> 00:07:25,540 Será relativa a la energía pero dedicada al oscilador armónico 130 00:07:25,540 --> 00:07:27,879 Cualquier duda más consultadme, un saludo