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Trabajo y energía

Física y Química · Unidad 9

La energía organiza balances; la fuerza y el trabajo determinan cómo cambia cada parte.

Lecciones del tema

Resumen y esquema de decisión

La energía organiza balances; la fuerza y el trabajo determinan cómo cambia cada parte.

  1. Define sistema y estados inicial y final.
  2. Incluye energía cinética y potencial pertinentes.
  3. Distingue trabajo neto y no conservativo.
  4. Comprueba signo del rozamiento y unidades.

01 · Trabajo y potencia

Calcular trabajo y potencia distinguiendo fuerza, desplazamiento, energía y rendimiento.

  • La paralela al desplazamiento.
  • Transferencia que reduce la energía mecánica correspondiente del cuerpo en ese balance.

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02 · Energía cinética, potencial y conservación

Aplicar el teorema de la energía cinética y la conservación de energía mecánica con fuerzas conservativas.

  • W_neto=K_f−K_i.
  • Menos la variación de su potencial.

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03 · Fuerzas no conservativas y balance energético

Incorporar rozamiento y aportes externos a balances energéticos y comprobar si un estado final es alcanzable.

  • Trabajos no representados mediante los potenciales del balance.
  • El recorrido relativo sobre la superficie.

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Formulario del tema

Trabajo y potencia

W = F d cos ⁡ θ ( F →  constante )
Trabajo y potencia · expresión 1
P m = W Δ t , P = F → ⋅ v →
Trabajo y potencia · expresión 2

Energía cinética, potencial y conservación

E c = 1 2 m v 2 , E p , g = m g h , E p , e = 1 2 k x 2
Energía cinética, potencial y conservación · expresión 1
W neto = Δ E c
Energía cinética, potencial y conservación · expresión 2

Fuerzas no conservativas y balance energético

W no   conservativas = Δ ( E c + E p )
Fuerzas no conservativas y balance energético · expresión 1
W roz = − μ k N d rozamiento constante opuesto al movimiento
Fuerzas no conservativas y balance energético · expresión 2

Refuerzo 1 · Recuperación activa

Cierra los apuntes. Escribe una respuesta antes de revelar cada criterio; después compárala y corrige lo que falte.

¿Qué significa trabajo negativo?

Transferencia que reduce la energía mecánica correspondiente del cuerpo en ese balance.

¿Trabajo de una fuerza conservativa?

Menos la variación de su potencial.

¿Qué longitud usa el trabajo de rozamiento?

El recorrido relativo sobre la superficie.

Refuerzo 2 · Detecta el error

Una resolución afirma: Con rozamiento la energía desaparece, así que no puede hacerse un balance.

Localiza el fallo, explica por qué no es válido y corrígelo antes de abrir la respuesta.

Contrastar mi corrección

Disminuye la energía mecánica y aumenta energía interna del sistema y entorno. La conservación total sigue siendo válida con fronteras y transferencias correctamente definidas.

Refuerzo 3 · Reto de transferencia

Un cuerpo de 1 kg cae 5 m desde el reposo sin rozamiento. Usa g=9,8 m/s². Halla velocidad final y trabajo del peso.

Ver desarrollo y comprobación

El trabajo es mgh=49 J. Por (1/2)mv²=49, v=√98≈9,90 m/s. El resultado requiere despreciar el aire y usa el descenso de 5 m, no la altura absoluta.

Refuerzo 4 · Minitest mixto

Nueve preguntas del banco de las tres lecciones, reunidas para practicar la elección del método. Se reutilizan preguntas, no se presentan como un banco nuevo.

Una fuerza perpendicular al desplazamiento realiza…

  1. Trabajo máximo
  2. Trabajo nulo en ese desplazamiento
  3. Trabajo negativo siempre
Solución y explicación

Respuesta: Trabajo nulo en ese desplazamiento. El producto escalar incluye cos90°=0.

Conservación de energía mecánica implica…

  1. Rapidez constante siempre
  2. Intercambio entre K y U sin trabajo no conservativo neto
  3. Ausencia de gravedad
Solución y explicación

Respuesta: Intercambio entre K y U sin trabajo no conservativo neto. La gravedad puede transformar U en K manteniendo su suma.

K_f negativo en un balance de movimiento significa…

  1. Rapidez imaginaria física
  2. Estado final no alcanzable bajo el modelo
  3. Que la energía no se conserva
Solución y explicación

Respuesta: Estado final no alcanzable bajo el modelo. Hay que localizar la parada o revisar aportes y supuestos.

Potencia y energía…

  1. Son la misma magnitud
  2. Siempre tienen la misma unidad
  3. Se relacionan mediante el tiempo
Solución y explicación

Respuesta: Se relacionan mediante el tiempo. La potencia es una tasa de transferencia energética.

El teorema de la energía cinética usa…

  1. Trabajo de la fuerza neta
  2. Solo trabajo del peso siempre
  3. Solo fuerza máxima
Solución y explicación

Respuesta: Trabajo de la fuerza neta. Deben sumarse los trabajos de todas las fuerzas.

Si se usa U_g, el trabajo del peso…

  1. Se añade otra vez siempre
  2. Se multiplica por dos
  3. No se cuenta por duplicado
Solución y explicación

Respuesta: No se cuenta por duplicado. Su efecto ya está representado en la variación de potencial.

En un rendimiento del 70 %, la energía restante…

  1. No desaparece; pasa a otras salidas
  2. Se destruye
  3. No debe contabilizarse
Solución y explicación

Respuesta: No desaparece; pasa a otras salidas. La conservación exige incluir todas las transferencias.

El cero de energía potencial…

  1. Es siempre el suelo universal
  2. No puede cambiarse
  3. Puede elegirse coherentemente
Solución y explicación

Respuesta: Puede elegirse coherentemente. Las diferencias de potencial no cambian por añadir una constante.

La energía mecánica perdida por fricción…

  1. Se transforma en otras formas
  2. Desaparece
  3. Se convierte siempre íntegra en altura
Solución y explicación

Respuesta: Se transforma en otras formas. Un sistema ampliado permite cerrar el balance total.

Refuerzo 5 · Flashcards del tema

Las doce tarjetas se comparten con las lecciones: son las mismas tarjetas, no doce duplicados que haya que estudiar dos veces.

¿Qué componente de F realiza trabajo?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

La paralela al desplazamiento.

Intenta responder antes de mirar.

¿Qué significa trabajo negativo?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

Transferencia que reduce la energía mecánica correspondiente del cuerpo en ese balance.

Intenta responder antes de mirar.

¿Unidad de potencia?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

Vatio, equivalente a J/s.

Intenta responder antes de mirar.

¿Cómo obtener entrada a partir de útil y rendimiento?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

Dividiendo la energía útil entre η.

Intenta responder antes de mirar.

¿Qué relaciona W_neto y K?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

W_neto=K_f−K_i.

Intenta responder antes de mirar.

¿Trabajo de una fuerza conservativa?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

Menos la variación de su potencial.

Intenta responder antes de mirar.

¿Energía de un muelle ideal?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

kx²/2.

Intenta responder antes de mirar.

¿Cuándo no basta conservar K+U?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

Cuando otras fuerzas realizan trabajo no conservativo neto.

Intenta responder antes de mirar.

¿Qué incluye W_nc?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

Trabajos no representados mediante los potenciales del balance.

Intenta responder antes de mirar.

¿Qué longitud usa el trabajo de rozamiento?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

El recorrido relativo sobre la superficie.

Intenta responder antes de mirar.

¿Cómo detectar una meta inalcanzable?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

La energía disponible no cubre el trabajo resistente y los cambios de potencial.

Intenta responder antes de mirar.

¿Energía mecánica y total son lo mismo?

Ya lo he intentado: revelar respuesta

No: la total incluye también energía interna y otras formas.

Intenta responder antes de mirar.

Refuerzo 6 · Mezcla con un tema anterior

Cambia de procedimiento para comprobar si puedes elegirlo sin que el título del tema te lo indique.

Dos fuerzas opuestas de 10 N tienen líneas de acción paralelas separadas 0,4 m. ¿Puede haber giro con fuerza neta cero?

Comparar mi solución

Sí. El momento del par tiene módulo 10·0,4=4 N·m aunque la suma de fuerzas sea cero.

Necesito repasar la base de este problema

Un vehículo ideal de 1000 kg toma una curva horizontal de radio 50 m a 10 m/s. ¿Qué fuerza horizontal neta requiere?

Comparar mi solución

F=mv²/r=1000·100/50=2000 N hacia el centro. Debe proporcionarla alguna interacción real, como el rozamiento con el suelo.

Necesito repasar la base de este problema

Un plan de repaso adaptable

Hoy: haz el reto y registra el error. En 1 día: recupera las tarjetas difíciles. En 3 días: resuelve de nuevo sin mirar. En 7 días: mezcla este tema con otro. En 14 días: revisa lo que siga costando. Adelanta o retrasa sesiones según el examen y tu recuerdo real; estas fechas son una pauta, no una receta óptima universal.

Marca «lo recordaba» solo si pudiste responder antes de ver la solución. Estudiar no consiste en pasar tarjetas rápidamente.

Mi registro de errores

Se guarda solo en este navegador.

Fuentes y revisión editorial

Material de elaboración propia con asistencia de IA. Revisión docente final pendiente. La comprobación técnica no certifica la adaptación a una convocatoria concreta de PAU.

Recursos para dominar este tema

Cuando termines las lecciones, utiliza estos cuatro recursos según lo que necesites: repasar, practicar, comprobarte o corregir errores.