En la vida diaria, desde moverse hasta completar una tarea, los humanos continúan haciendo algo de trabajo todo el tiempo. Sin embargo, ¿cómo definir el término ‘trabajo’ en Física? Un hombre camina, ¿es esto Trabajo? Alguien empujando una pared, ¿a esto se le llamará trabajo hecho? Bueno, en la vida real, tal vez, ambos ejemplos parezcan casos en los que se realiza algún trabajo, pero en física, solo tomamos el trabajo realizado cuando se muestra algún desplazamiento. Por lo tanto, si un hombre camina una cierta distancia, se realiza algún trabajo, pero si alguien está tratando de empujar una pared, no se realiza ningún trabajo en este caso, ya que no se ve ningún desplazamiento.
Trabajar
El trabajo se puede explicar aplicando fuerza a lo largo de algún desplazamiento. En palabras simples, el trabajo es fuerza por desplazamiento. La unidad de trabajo del SI es el julio. Puede haber diferentes formas de cómo se aplica la fuerza sobre un objeto, por ejemplo, la fuerza se puede aplicar en la dirección del desplazamiento, esto se conoce como trabajo positivo. Cuando se aplica una fuerza opuesta a la dirección de desplazamiento, la fuerza respectiva se conoce como fuerza negativa.
ancho = F × profundidad
Donde, W = trabajo realizado
F = Fuerza aplicada
d = desplazamiento
Hay casos en los que el trabajo realizado no es lineal sino en cierto ángulo, en esos casos, el ángulo también aparece en la imagen y la fórmula cambia ligeramente. Por ejemplo, si la fuerza se aplica en un ángulo
Energía
El término suele confundir en física ya que la definición de energía es “La capacidad de realizar un trabajo”. La definición puede parecer confusa pero es muy fácil de entender. Cuando alguien dice “no tiene suficiente energía para trabajar”, esta declaración puede entenderse como la definición misma. La energía es esa capacidad que ayuda a aplicar fuerza para realizar algún trabajo. Es simplemente esa fuerza la que hace que las cosas se muevan “La capacidad de realizar trabajo se conoce como Energía”
Un hecho muy importante sobre la energía a tener en cuenta es que, aunque la energía se presenta en muchas formas y tiene tantos tipos, desde la energía cinética hasta la energía potencial y la energía solar, etc., la energía nunca se puede crear ni destruir, solo se puede transferir de una forma a otra.
La unidad SI de energía es Joules. Además de los julios, otras unidades de energía son ⇢ Calorías, Caballos de fuerza, Kilovatios (kW)-Potencia, Kilovatios-hora (kWh).
¿Qué es la Unidad Comercial de Energía?
La energía está asociada a la electricidad, comúnmente conocida como energía eléctrica, su unidad es el vatio. Sin embargo, cuando se requiere una gran cantidad de esta energía, que es, en grandes industrias y colonias, se mide en kWh (Kilowatt hora). Un Kilovatio-hora se puede definir como la energía producida por un objeto/máquina en una hora cuando trabaja a una tasa muy constante de 1 kW.
Las otras unidades más pequeñas son el vatio-hora y los caballos de fuerza, pero la unidad de energía del SI es el julio y la unidad de energía comercial es el kilovatio-hora (kWh). La energía es una cantidad escalar.
Nota: La unidad de la Junta de Comercio es un término famoso que se usa para 1 kWh
Relación entre la unidad SI y la unidad comercial de energía
Ya que las unidades se definen de manera diferente para poder explicar fácilmente la cantidad menor y mayor al mismo tiempo. Las unidades de una misma cantidad se pueden convertir entre sí y siempre están relacionadas entre sí a través de algún factor.
La unidad comercial de energía se define y explica por separado, ya que la electricidad es una parte muy importante de la vida humana, y la tecnología en su conjunto depende totalmente de la electricidad. Los humanos miran a su alrededor y todo lo que ven funciona con electricidad, por lo tanto, es necesario proporcionar un unidad separada para medir cantidades muy grandes de energía.
La unidad comercial de energía está relacionada con la unidad SI de la siguiente manera,
La unidad Watt es una de las unidades de energía usadas para definir menor cantidad de energía eléctrica, está relacionada con la Unidad SI como,
1 vatio = 1 julio/s
Ahora, 1kWh = 1000Wh
También se puede escribir como,
1 kWh = 1000 W × 1h
1kWh = 1000 W × 3600 segundos
1kWh = 1000 (julios/seg) × 3600 segundos
1kWh = 3600000 julios
1kWh = 3,6 × 10 6 julios
Por lo tanto, hay 3,6 × 10 6 julios de energía en 1kWh
Problemas de muestra
Pregunta 1: ¿Cuántos kWh de energía hay en 1 julio?
Solución:
Se sabe que, 1kWh = 3.6× 10 6 Joules
Usando el método unitario,
1 julio = 1/3,6×10 6 (kWh)
1 julio = 2,77 × 10 -7 kWh
Pregunta 2: ¿Cómo se relacionan la potencia y la energía con el trabajo?
Responder:
La potencia se define como la tasa de hacer trabajo
P= Trabajo realizado/Tiempo (J/s)
La energía se define como la capacidad o la habilidad para realizar un trabajo.
Pregunta 3: Se utiliza una plancha eléctrica de 1000 W durante 1 hora todos los días. ¿Encontrar la energía eléctrica consumida por el hierro en una semana?
Solución:
1 semana = 7 días = 7 días
1 hora todos los días = 7 horas en total.
Potencia consumida en 1 hora= 1000W
Energía = Potencia × Tiempo
Energía = 1000 W × 7 horas
Energía = 1kW × 7Hr
Energía = 7 kWh
Por lo tanto, la energía eléctrica consumida por la plancha eléctrica en una semana es de 7kWH.
Pregunta 4: Encuentra la resistencia de una bombilla eléctrica marcada como 220V, 120W.
Solución:
En bombilla eléctrica, la potencia se da como,
P = V 2 /R
Donde, P= Potencia, V=Voltaje, R= Resistencia
R = V 2 /P
R = 220 2 /120
R = 403,33 ohmios
Pregunta 5: Una plancha eléctrica convierte,
1. Energía eléctrica en energía mecánica
2. Energía eléctrica en energía potencial.
3. Energía eléctrica en energía cinética.
4. Energía eléctrica en energía térmica.
Responder:
El trabajo de una plancha eléctrica es producir calor para planchar ropa. Por lo tanto, Electric Iron convierte la energía eléctrica en energía térmica. Por lo tanto, la opción 4 es la respuesta correcta.
Pregunta 6: Una bombilla de 220 V tiene una resistencia de 10 ohmios. Se enciende durante media hora todos los días durante un mes. Cuanta cantidad de energía eléctrica se consume en ese mes, responda en términos de una unidad comercial de energía.
Solución:
Potencia consumida por bombilla eléctrica= V 2 /R
Poder= 220 2 /10
Potencia= 4840W
tiempo durante el cual la bombilla brilló,
T= 1/2× 30× 24= 15× 24= 360 horas
La energía se define como,
Energía = Potencia × Tiempo
Energía= 4840W × 360hr
Energía = 4,8kW × 360 horas
Energía = 1728 kWh
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por anjalishukla1859 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA