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Convertidor de trabajo en calor
Descripción 
La conversión de trabajo en energía se estudia mediante la generación de calor a través del rozamiento. Para este fin, se coloca una banda metálica alrededor de un cilindro que contiene agua y un termómetro. Al girar la manivela, el rozamiento genera calor, lo que resulta en el calentamiento del agua. Si se mide la fuerza aplicada, el número de vueltas realizadas y el radio del cilindro, es posible estimar la distancia recorrida, lo que permite estimar la energía como el producto de la fuerza por la distancia.
ID:(1884, 0)
Definición de camino
Imagen
En cualquier given camino, es posible definir la fuerza actuante en cada punto. Si además descomponemos dicho camino en segmentos individuales representados por vectores $d\vec{x}$, podemos calcular el producto punto entre ellos para determinar la energía que se está disipando en el proceso:
ID:(11514, 0)
Modelo
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Parámetros
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Cálculos
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, luego, seleccione la variable: 
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Cálculos
Cálculos
Variable 
Dado Calcule 
Objetivo : Ecuación A utilizar 
Ecuaciones
$ dW = \vec{F} \cdot d\vec{s} $
dW = &F . d&s
$ \Delta W = T \Delta\theta $
DW = T * Dtheta
$ W =\displaystyle\int_C T d \theta $
W =int_C T d theta
$ W =\displaystyle\int_C \vec{F} \cdot d \vec{s} $
W=int_C vec F cdot dvec s
ID:(15531, 0)
Definición de energía
Ecuación
La noción de energía fue inicialmente introducida en la termodinámica con el propósito de cuantificar la cantidad de calor que podría ser convertida en trabajo mecánico. En un experimento en particular, se friccionaba una superficie contra un cable tensionado con una fuerza. Este cable virtualmente recorría una distancia que, al ser multiplicada por la fuerza aplicada, resultaba en la cantidad de energía generada.
$\Delta W = F \Delta s$
Dado que tanto la fuerza como la distancia son en realidad vectores, esta expresión puede ser generalizada mediante el producto escalar entre la fuerza y la distancia:
| $ dW = \vec{F} \cdot d\vec{s} $ |
En otras palabras, solamente la componente de la fuerza que efectivamente desplaza el objeto contribuye a su energía.
ID:(1136, 0)
Definición general de energía
Ecuación
Carnot fue pionero al describir la energía en relación con el camino y la fuerza necesaria para recorrerlo. Avanzar a lo largo de un camino con una fuerza requiere o genera energía. Esto se traduce en la ecuación:
| $ dW = \vec{F} \cdot d\vec{s} $ |
En el límite continuo, la suma puede expresarse como una integral:
| $ W =\displaystyle\int_C \vec{F} \cdot d \vec{s} $ |
Para un camino de mayor longitud, es necesario sumar la energía requerida para cada elemento del camino:
$\bar{W}=\displaystyle\sum_i \vec{F}_i\cdot\Delta\vec{s}_i$
Sin embargo, el valor de esta ecuación representa únicamente un valor promedio de la energía requerida o generada. La energía precisa se obtiene cuando los pasos se vuelven muy pequeños, permitiendo que la fuerza se considere constante en su interior:
$W=\displaystyle\sum_i \mbox{lim}_{\Delta\vec{s}_i\rightarrow\vec{0}}\vec{F}_i\cdot\Delta\vec{s}_i$
En este límite, la energía corresponde a la integral a lo largo del camino recorrido, lo que nos da:
| $ W =\displaystyle\int_C \vec{F} \cdot d \vec{s} $ |
ID:(3601, 0)
Energía en función del torque
Ecuación
Al igual que la energía en función de la fuerza y el camino recorrido se expresa como
| $ dW = \vec{F} \cdot d\vec{s} $ |
de manera análoga, para la rotación, la energía en función del par de torsión se representa mediante
| $ \Delta W = T \Delta\theta $ |
Utilizando la definición tradicional de energía como
| $ dW = \vec{F} \cdot d\vec{s} $ |
en el caso de una rotación, la fuerza es perpendicular al radio, tangencial a la órbita y paralela al arco, lo que se expresa como
| $ \Delta s=r \Delta\theta $ |
así que con
| $ T = r F $ |
tenemos que
$\Delta W = \vec{F}\cdot\Delta\vec{s}=F\Delta s = F r\Delta\theta = T\Delta\theta$
es decir,
| $ \Delta W = T \Delta\theta $ |
ID:(12550, 0)
Definición general de energía caso rotación
Ecuación
Carnot tuvo el mérito de ser el primero en describir la energía en términos del recorrido y la fuerza necesaria para llevarlo a cabo. Avanzar en un camino con una fuerza requiere o genera energía. Esto se traduce en la ecuación:
| $ \Delta W = T \Delta\theta $ |
En el límite continuo, la suma se puede representar como una integral:
| $ W =\displaystyle\int_C T d \theta $ |
Para un camino de mayor longitud, es necesario sumar la energía requerida para cada elemento del camino:
$\bar{W}=\displaystyle\sum_i T_i\Delta\theta_i$
Sin embargo, el valor de esta ecuación representa únicamente un valor promedio de la energía requerida o generada. La energía precisa se obtiene cuando los pasos se vuelven muy pequeños, permitiendo que el torque se considere constante dentro de ellos:
$W=\displaystyle\sum_i \mbox{lim}_{\Delta\theta_i\rightarrow 0} T_i\Delta\theta_i$
En este límite, la energía corresponde a la integral a lo largo del camino recorrido, lo que nos da:
| $ W =\displaystyle\int_C T d \theta $ |
ID:(321, 0)
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Video: Energía