Flashcards: Treball i energia

Totes les targetes del tema

Per fer-hi una ullada ràpida o repassar-les en paper.

1. 1. Què és el treball en física?

   L'energia que transfereix una força quan desplaça un cos. No és el mateix que l'esforç del llenguatge corrent.

2. 2. Fórmula general del treball d'una força constant?

   $W = F\,d\cos\alpha$, on $\alpha$ és l'angle entre la força i el desplaçament. Es mesura en joules (J).

3. 3. Quan pots fer servir la forma curta $W = F\,d$?

   Quan la força va en la mateixa direcció i sentit que el desplaçament: $\alpha = 0$ i $\cos 0 = 1$. És un cas particular, no la definició.

4. 4. Quin signe té el treball segons l'angle entre la força i el desplaçament?

   Si $\alpha < 90^\circ$, positiu (la força ajuda el moviment); si $\alpha = 90^\circ$, zero; si $\alpha > 90^\circ$, negatiu (la força s'hi oposa).

5. 5. Quant val el treball del fregament?

   $W_{fr} = -F_r\, d$: sempre negatiu, perquè $\alpha = 180^\circ$. La $d$ és el camí que el cos recorre de debò.

6. 6. Per què la força centrípeta, i la normal sobre un cos que llisca per una superfície fixa, no fan treball?

   Perquè són perpendiculars al desplaçament: $\alpha = 90^\circ$ i $\cos 90^\circ = 0$.

7. 7. Error típic: sostenir una caixa quieta amb els braços és fer treball?

   No: sense desplaçament, $W = 0$. L'esforç el consumeixen els músculs i no es transfereix a la caixa. Cansar-se no és fer treball físic.

8. 8. Què és la potència?

   La rapidesa amb què es fa un treball: $P = W/t$, en watts. $1\ \mathrm{W}$ és $1\ \mathrm{J}$ cada segon.

9. 9. Què és l'energia?

   La capacitat de fer treball. Es mesura en joules, com el treball.

10. 10. Fórmula de l'energia cinètica?

    $E_c = \tfrac{1}{2}\, m\, v^2$: és l'energia que té un cos pel fet de moure's.

11. 11. Error típic: si dobles la velocitat d'un cos, què li passa a l'energia cinètica?

    Es multiplica per quatre, no per dos, perquè la velocitat hi va al quadrat.

12. 12. Fórmula de l'energia potencial gravitatòria?

    $E_p = m\, g\, h$: l'energia d'un cos per la seva altura. Val prop de la superfície terrestre, amb $h$ mesurada des del nivell que triïs com a zero.

13. 13. Fórmula de l'energia potencial elàstica?

    $E_p = \tfrac{1}{2}\, k\, x^2$, on $k$ és la constant de la molla i $x$ el que s'ha estirat o comprimit.

14. 14. Què és l'energia mecànica?

    La suma de l'energia cinètica i la potencial d'un cos: $E_m = E_c + E_p$.

15. 15. Quina és l'equació general que relaciona l'energia mecànica amb les forces no conservatives?

    $\Delta E_m = W_{fnc}$, és a dir, $E_{m,f} - E_{m,i} = W_{fnc}$, on $W_{fnc}$ és el treball del fregament o d'una empenta externa.

16. 16. Quan es conserva l'energia mecànica?

    Quan no hi ha forces no conservatives, o es poden menysprear: $W_{fnc} = 0$ i $E_{m,i} = E_{m,f}$. L'energia només es transforma entre cinètica i potencial.

17. 17. Quina diferència hi ha entre les forces conservatives i les no conservatives?

    Les conservatives (el pes, la molla) tornen l'energia que emmagatzemen i tenen energia potencial associada. Les no conservatives (el fregament, una empenta) canvien l'energia mecànica.

18. 18. Error típic: es pot aplicar la conservació de l'energia mecànica quan hi ha fregament?

    No. Amb fregament, $W_{fnc}$ és negatiu i l'energia mecànica final és menor que la inicial: la diferència es dissipa en forma de calor.

19. 19. Error típic: l'energia es gasta o desapareix?

    No. L'energia total sempre es conserva i només es transforma, per exemple de mecànica a calor. El que pot disminuir és una forma concreta d'energia.

20. 20. Sense fregament, amb quina velocitat arriba a terra un cos deixat caure des d'una altura $h$?

    $v = \sqrt{2\,g\,h}$, que surt d'igualar $m\,g\,h$ amb $\tfrac{1}{2}\,m\,v^2$. No depèn de la massa.

21. 21. En una rampa o una muntanya russa sense fregament, si el cos parteix del repòs, de què depèn la velocitat en un punt?

    Només de l'altura que ha baixat des del punt de sortida, no de la forma del camí, perquè la normal no fa treball.

22. 22. Quin avantatge té resoldre un problema amb energies en lloc de forces?

    Només et calen l'estat inicial i el final: t'estalvies calcular les forces, l'acceleració i el temps.