Universidad Nacional Autónoma de México
Dirección General de Computo y de Tecnologías 
de Información y Comunicación
 Trabajo realizado con el apoyo del Programa UNAM-DGAPA-PAPIME PE110517

TRABAJO

Y ENERGÍA

Framed[OpenerView[{Style["1. Objetivos",Darker[Gray],FontFamily->"Calibri","Title",24],Style["
·Definir y dar un ejemplo de los siguientes conceptos: trabajo, energía y energía cinética.
·Comprender la relación que existe entre fuerza y trabajo.
·Comprender la diferencia entre trabajo y energía.

",FontColor->RGBColor["#1C3D6C"],FontFamily->"Calibri",16] 

}],RoundingRadius->5,FrameMargins->Large]

Framed[OpenerView[{Style["2. Introducción",White,FontFamily->"Calibri",24],Style["En mecánica clásica, se dice que una fuerza realuiza un trabajo cuando altera el estado de movimiento de un cuerpo. El trabajo de la fuerza sobre ese cuerpo sera equivalente a la energía necesaria para desplazarlo de manera acelerada. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra W (del ingles Work) y se expresa en unidades de energía, es decir, en julios o joules (J).",FontColor->White,FontFamily->"Calibri",16]}],RoundingRadius->5,Background->RGBColor["#1C3D6C"],FrameMargins->Large]

CT=OpenerView[{Style["3.1. Concepto de Trabajo",Darker[Gray],FontFamily->"Calibri",20],Style["El concepto de trabajo, en Física, está íntimamente relacionado con las transformaciones que sufren los cuerpos. De entre todas ellas, una de las más evidentes y cómodas de estudiar es la de las transformaciones mecánicas (las transformaciones en el estado de movimiento de un cuerpo). En este apartado vamos a introducir el trabajo tal y como lo entendemos en Física, centrándonos sobre todo en un tipo de trabajo específico denominado trabajo mecánico.
Por otro lado, en apartados anteriores introdujimos el concepto de fuerza y el de desplazamiento. En este apartado supondremos un punto material que se desplaza en linea recta sobre el que actúa una fuerza constante.
",FontColor->RGBColor["#1C3D6C"],FontFamily->"Calibri",16]}];
DEF=Style["Definimos el trabajo realizado por una fuerza constante que actúa sobre un cuerpo que se mueve con movimiento rectilíneo como el producto escalar de la fuerza por el desplazamiento: ",FontFamily->"Calibri",FontColor->RGBColor["#1C3D6C"],16];
FOR=Style["W=FΔr=FΔr(cosϕ)=FΔs(cosϕ)",FontFamily->"Times New Roman",Italic,FontColor->RGBColor["#1C3D6C"],16];
DON=OpenerView[{Style["Donde:",Darker[Gray],FontFamily->"Calibri",18],Style["W es el trabajo realizado por la fuerza. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el Julio (J)."
"F es una fuerza constante. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el Newton (N)."
"Δr es el vector desplazamiento del cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro."
"Δs es el espacio recorrido por el cuerpo. Dado que el movimiento es rectilíneo, coincide con el intervalo del vector desplazamiento Δr. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro."
"ϕ es el ángulo que forman las fuerza y el desplazamiento experimentado por el cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el radián (rad).",FontColor->RGBColor["#1C3D6C"],FontFamily->"Calibri",16]}];
OBS= Style["Observe como coinciden, por tratarse de un movimiento rectilíneo, intervalo del  vector desplazamiento Δr y el espacio recorrido Δs.",FontColor->RGBColor["#1C3D6C"],FontFamily->"Calibri",16];
OP =OpenerView[{Style["3.2. Signo del Trabajo.",Darker[Gray],FontFamily->"Calibri",20],Style["Según el ángulo que forman la fuerza y el desplazamiento podemos distinguir los siguientes casos:"
"ϕ > 90º : Trabajo positivo o trabajo motor (W>0). Por ejemplo, el trabajo realizado por un caballo que tira de un carruaje."
"ϕ < 90º : Trabajo negativo o trabajo resistente (W<0). Por ejemplo la fuerza de rozamiento."
"ϕ = 90º : Trabajo nulo (W=0). Por ejemplo, el trabajo realizado por tu fuerza peso cuando te desplazas en coche.",FontColor->RGBColor["#1C3D6C"],FontFamily->"Calibri",16]
}];
(*Opener anidado interno*)
TR1=TextCell["El trabajo realizado por varias fuerzas sobre un cuerpo se puede calcular de dos maneras distintas:
1. Calculando la suma de los trabajos parciales realizado por cada fuerza:",FontColor->RGBColor["#1C3D6C"],FontFamily->"Calibri",16];
WR1=Style["\!\(\*StyleBox[Cell[BoxData[RowBox[{StyleBox[RowBox[{"W", 
FormBox[
SubscriptBox["", "total"],TraditionalForm]}],FontWeight->"Plain"], "="}]], "DisplayFormula",CellChangeTimes->{{3.698673020472563*^9, 3.698673114200924*^9}},FontFamily->"Times New Roman",FontSize->16,FontSlant->"Italic",ExpressionUUID->"719137b9-a132-47ed-a2c7-f1b2de276782"], "DisplayFormula"]\)(∑_(i = 1)^n)(Subscript[W, i])",FontColor->RGBColor["#1C3D6C"],FontFamily->"TimesNewRoman",Italic,16];
TR2=TextCell["2. Sumando las fuerzas y calculando el trabajo realizado por la fuerza resultante:",RGBColor["#1C3D6C"],FontFamily->"Calibri",16];
WR2=Style["W= (∑_(i=1)^n)(Subscript[F, i])Δr",FontColor->RGBColor["#1C3D6C"],FontFamily->"Calibri",16];
OP1=OpenerView[{Style["3.3. Trabajo realizado por varias fuerzas.",FontColor->Darker[Gray],FontFamily->"Calibri",20],Grid[{{TR1,""},{WR1},{TR2,""},{WR2}},Alignment->{{Left,Left},{Center},{Left,Left},{Center}}]}];
(*Simulador Opener*)
TX1=Style["Observe que en el siguiente ejemplo se aplica a una caja una fuerza de empuje para poder realizar un desplazamiento, para calcular el trabajo que se realiza a lo largo del movimiento se utiliza la siguiente formula. Donde ϕ es el ángulo del vector de fuerza con el eje horizontal.",FontFamily->"Calibri",FontColor->RGBColor["#1C3D6C"],16];
TX2=Style["W=FΔrcosϕ",FontFamily->"Times New Roman",Italic,FontColor->RGBColor["#1C3D6C"],16];
TX3=Style["De este modo se obtiene el trabajo.",FontFamily->"Calibri",FontColor->RGBColor["#1C3D6C"],16];
x0=RandomReal[{0,15},WorkingPrecision->3];
F1=RandomReal[{0,15},WorkingPrecision->3];
m=RandomInteger[{50,100}];
t0=0;
tf=RandomReal[{0,20},WorkingPrecision->3];
tr=tf-t0;
v0=RandomReal[{0,15},WorkingPrecision->3];
z=(RandomReal[{1/2π,1π}]*(180/π))Degree;

F1x=Dynamic[F1*(Sin[z])];
a0=Dynamic[N[(F1*(Sin[z])/m),4]];
vf=Dynamic[N[(v0+(N[(F1*(Sin[z])/m),4]*tr)),4]];
vr=Dynamic[N[(N[(v0+(N[(F1*(Sin[z])/m),4]*tr)),4]-v0),4]];
x=Dynamic[N[(x0+(N[(N[(v0+(N[(F1*(Sin[z])/m),4]*tr)),4]-v0),4]*tr)),4]];
d=Dynamic[N[Sqrt[(N[(x0+(N[(N[(v0+(N[(F1*(Sin[z])/m),4]*tr)),4]-v0),4]*tr)),4]-(x0))^2],4]];
T=Dynamic[F1*(Sin[z])*N[Sqrt[(N[(x0+(N[(N[(v0+(N[(F1*(Sin[z])/m),4]*tr)),4]-v0),4]*tr)),4]-(x0))^2],4]];

SMT=Panel[Style[
Manipulate[
Graphics3D[{(*La Caja*){Brown,Cuboid[{2+x0,2,2},{-2+x0,-2,-2}]},{Black,Line[{{2+x0,0,2},{-2+x0,0,2}}]},
{Yellow,Polygon[{{2+x0,2.001,1},{0+x0,2.001,1},{0+x0,2.001,0},{2+x0,2.001,0}}]},{Yellow,Polygon[{{2+x0,-2.001,1},{0+x0,-2.001,1},{0+x0,-2.001,0},{2+x0,-2.001,0}}]},
(*Plano de moviemiento*),{Black,Cuboid[{-15,-12,-2},{205,12,-2}]},
{Black,Cuboid[{-15,12,-2},{205,12,12}]},

{Red,Line[{{0,-11,-1.99},{0,11,-1.99}}]},

{Text[Style["X",Italic,White],{17,.5,-1.99}]},
{Text[Style["Y",Italic,White],{.5,10,-1.99}]},
{Yellow,Line[{{x0+x,-10,-1.8},{x0+x,10,-1.8}}]},
{Text[Style["Pf",Italic,Yellow],{x0+x,0,10}]},
{Green,Line[{{50,-10,0},{50,10,0}}]},
{Green,Line[{{100,-10,0},{100,10,0}}]},
{Green,Line[{{150,-10,0},{150,10,0}}]},
{Green,Line[{{200,-10,0},{200,10,0}}]},
{Text[Style["50 m",Italic,Darker[Darker[Green]]],{50,0,6}]},
{Text[Style["100 m",Italic,Darker[Darker[Green]]],{100,0,6}]},
{Text[Style["150 m",Italic,Darker[Darker[Green]]],{150,0,6}]},
{Text[Style["200 m",Italic,Darker[Darker[Green]]],{200,0,6}]},
{Text[Style["0 m",Italic,Darker[Darker[Red]]],{00,0,6}]},

(*Vector de fuerza*),{Darker[Darker[Green]],Arrow[{{-17+x0,0,10},{-2+x0,0,2}}]},
{Text[Style["Fuerza",Italic,Darker[Darker[Green]]],{-6+x0,0,6}]}
},ImageSize->525
],(**Slayders y resultados**)
Style["Trabajo",White,FontFamily->"Times New Roman",24],
{{x0,0,Row[{Style["Posición inicial",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16],Style[" (m)",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16]}]},0,15,Appearance->"Labeled",LabelStyle->White},
{{F1,0,Row[{Style["Fuerza",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16],Style[" (N)",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16]}]},0,15,Appearance->"Labeled",LabelStyle->White},
{{z,0,Row[{Style["Ángulo de la fuerza con respecto al eje x",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16],Style[" (°)",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16]}]}},
{{F1x,0,Row[{Style["Fuerza en el eje x",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16],Style[" (N)",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16]}]}},
{{m,50,Row[{Style["Masa",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16],Style[" (kg)",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16]}]},50,100,Appearance->"Labeled",LabelStyle->White},
{{tr,0,Row[{Style["Tiempo total",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16],Style[" (s)",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16]}]},0,25,Appearance->"Labeled",LabelStyle->White},
{{v0,0,Row[{Style["Velocidad inicial",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16],Style[" (m/s)",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16]}]},0,15,Appearance->"Labeled",LabelStyle->White,RoundingRadius->10},
{{a0,0,Row[{Style["Aceleración por la fuerza",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16],Style[" (m/(s^2))",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16]}]}},
{{vf,0,Row[{Style["Velocidad final",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16],Style[" (m/s)",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16]}]}},
{{vr,0,Row[{Style["Velocidad resultante",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16],Style[" (m/s)",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16]}]}},
{{x,0,Row[{Style["Posición final de la caja",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16],Style[" (m)",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16]}]}},
{{d,0,Row[{Style["Distancia recorrida",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16],Style[" (m)",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16]}]}},
{{T,0,Row[{Style["Trabajo realizado",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16],Style[" (J)",White,Italic,FontFamily->"Times New Roman",16]}]}},
SaveDefinitions->True,AppearanceElements->"ResetButton"
],DefaultOptions->{Panel->{Background->RGBColor["#1C3D6C"]}}],FrameMargins->None];

OP2=OpenerView[{Style["3.4 Simulador de una caja con una fuerza aplicada para onbtener un trabajo",FontFamily->"Calibri",FontColor->Darker[Gray],20],Grid[{{TX1,""},{TX2,""},{TX3,""},{SMT,""}},Alignment->{{Left,Left},{Left,Left}{Left,Left},{Left,Left}}]}];
Framed[OpenerView[{Style["3. Trabajo" ,FontFamily->"Calibri",FontColor->Darker[Gray],24],Grid[{{CT,""},{DEF,""},{FOR,""},{DON,""},{OBS,""},{OP,""},{OP1,""},{OP2,""}},Alignment->{{Left,Left},{Left,Left},{Left,Left},{Left,Left},{Left,Left},{Left,Left},{Left,Left},{Left,Left}}]}],RoundingRadius->5,FrameMargins->Large]

CE=OpenerView[{Style["4.1 Concepto de Energía",White,FontFamily->"Calibri", 20],Style["Cuando un cuerpo se mueve, tiene la capacidad de transformar su entorno. Esta capacidad de producir transformaciones constituye en Física el concepto de energía. Por ejemplo, cuando un cuerpo en movimiento choca con otro, se modifica el estado de reposo o movimiento de ambos. Por ello decimos que el primer cuerpo tenía energía: tenía la capacidad de producir transformaciones. A esta energía debida al movimiento se le denomina energía cinética. Vamos a estudiarla.",White,FontFamily->"Calibri",16]}];
DEF2=Style["Definimos la energía cinética como aquella que posee un cuerpo por el hecho de moverse. Su valor viene dado por:",White,FontFamily->"Calibri",16];
FOR2=Style["(Subscript[E, c])=(1/2)m ((v)^2)",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16];
DON2=OpenerView[{Style["Donde:",White,FontFamily->"Calibri",18],Style["\!\(TraditionalForm\`\*SubscriptBox[\(E\), \(c\)] : \\ Es\\ la\\ energía\\ cinética\\ del\\ cuerpo\\ en\\ movimiento . \\ Su\\ unidad\\ de\\ medida\\ en\\ el\\ Sistema\\ Internacional\\ es\\ el\\ Julio\\ \(\((J)\)\(.\)\)\)"
"m: Masa del cuerpo en movimiento. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el Kilogramo (Kg)."
"v: Valor de la velocidad del cuerpo en movimiento. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro por segundo (m/s).",White,FontFamily->"Calibri",16]}];
(*Opener Anidado*)
Tx1=Style["Podemos relacionar la energía cinética con el valor del momento lineal de un cuerpo p = m (v)  multiplicando y dividiendo la expresión anterior por m:",White,FontFamily->"Calibri",16];
Tx2=Style["(Subscript[E, c])=(((m^2)(v^2))/(2m))=((p^2)/(2m))",White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16];
Tx3=Style["La cantidad de movimiento o momento lineal es una magnitud vectorial que relaciona la masa y velocidad de un cuerpo. ",White,FontFamily->"Calibri",16];

OP3=OpenerView[{Style["4.2 Relación energía cinética - momento lineal",White,FontFamily->"Calibri",20],Grid[{{Tx1,""},{Tx2,""},{Tx3,""}},Alignment->{{Left,Left},{Left,Left},{Left,Left}}]}];
(*Opener anidado 2*)
tx1=Style["La energía cinética de un conjunto de partículas se calcula sumando las energías cinéticas de cada una de ellas.",White,FontFamily->"Calibri",16];
tx2=Style["(Subscript[(Subscript[E, C]), Total])=(∑_(i = 1)^n)((((Subscript[m, i])^2) ((Subscript[v, n])^2))/(2 (Subscript[m, n])))",FontColor->White,FontFamily->"Times New Roman",Italic,16];
OP4=OpenerView[{Style["4.3 Energía cinética de un conjunto de partículas" ,White,FontFamily->"Calibri",20],Grid[{{tx1,""},{tx2,""}},Alignment->{{Left,Left},{Left,Left}}] }];
Framed[OpenerView[{Style["4. Energía",White,FontFamily->"Calibri",24],Grid[{{CE,""},{DEF2,""},{FOR2,""},{DON2,""},{OP3,""},{OP4,""}},Alignment->{{Left,Left},{Left,Left},{Left,Left},{Left,Left},{Left,Left},{Left,Left}}]}],RoundingRadius->5,Background->RGBColor["#1C3D6C"],FrameMargins->Large]

Framed[OpenerView[{Style["5. Bibliografía",Darker[Gray],FontFamily->"Calibri",24],TextCell["
[1] Aguirre.Física III:actividades experimentales de electromagnetismo.México,Trillas,2008. 
[2] Alvarenga,B.y Máximo A.Física general con experimentos sencillos.4ª ed.México,Oxford,2014. 
[3] Bravo,M.S.Física y creatividad experimentales:paquete didáctico Siladín para física I y II.México,UNAM-CCH,2006. 
[4] Bueche,F.;E.Hetch.Física general.10ª ed.México,McGraw Hill,2007. (Serie Schaum).
[5] Colavita,E.;Echeverría Arjonilla,E.Física.México,McMillan Castillo,2012. (Red Joven)",FontColor->RGBColor["#1C3D6C"],FontFamily->"Calibri",16]}],RoundingRadius->5,FrameMargins->Large]

UN=;
DG=;
FC=;
Framed[Grid[{{"                              ",Image[UN,"Real"],"               ",Image[DG,"Real"],"               ",Image[FC,"Real"],"                              "}}],Background->RGBColor["#1C3D6C"]]