Tornar a la portadaFísica i Química · 3r ESO · Canviar d'assignatura
Començar gratis
ESO 3r · Física i Química
L'energia · Treball i energia

El treball i la potència

Aixeques una pesa al gimnàs, empentes un trineu per la neu, puges a pols per una corda d'escalada. En els tres casos fas força i alguna cosa es mou. Però en física «treball» no significa el mateix que «esforç» o «cansament»: té una definició molt concreta, i de vegades et cansas moltíssim sense fer cap treball físic.

Et convé dominar: Les forces com a agents de canvi (2n d'ESO)
Et convé dominar: Formes d'energia i transformacions (2n d'ESO)

El treball: força per desplaçament

Empeny un carretó de la compra buit durant 5 metres i després empeny-lo carregat amb 40 kg la mateixa distància: tot i que el recorregut sigui idèntic, l'energia que has hagut de transferir-li no és la mateixa. Com mesurem amb una única magnitud quanta energia transfereix una força al llarg d'un desplaçament?

Bloc sobre el terra desplaçant-se una distància horitzontal d sota una força horitzontal F, representant la fórmula del treball W = F · d. F d W = F · d
Practica★☆☆Sense començar
El treball es calcula com a $W = F \cdot d$, on $F$ és la força i $d$ el desplaçament en la direcció de la força. Empenys una caixa de mudança amb una força de…

El treball es calcula com a $W = F \cdot d$, on $F$ és la força i $d$ el desplaçament en la direcció de la força. Empenys una caixa de mudança amb una força de $20\ \text{N}$ i avança $5\ \text{m}$, com es mostra a la figura.

F = 20 N d = 5 m W = ?

Quin treball has realitzat? Expressa'l en joules ($\text{J}$).

Resoldre
Practica★☆☆Sense començar
Indica quines de les expressions següents són unitats de treball i quines no, i explica per què: a) $\text{J}$ b) $\text{W}$ c) $\text{N}$ d) $\text{N} \cdot \text{m}$

Indica quines de les expressions següents són unitats de treball i quines no, i explica per què:

  1. a) $\text{J}$
  2. b) $\text{W}$
  3. c) $\text{N}$
  4. d) $\text{N} \cdot \text{m}$
Resoldre
Practica★☆☆Sense començar
Un muntacàrregues aixeca un calaix de vaixella exercint una força de $500\ \text{N}$ fins a una alçada de $10\ \text{m}$. Calcula el treball realitzat pel muntacàrregues.

Un muntacàrregues aixeca un calaix de vaixella exercint una força de $500\ \text{N}$ fins a una alçada de $10\ \text{m}$. Calcula el treball realitzat pel muntacàrregues.

Resoldre

Quan NO hi ha treball

Dos casos de treball nul: una força sobre una paret que no es desplaça (d = 0) i una força vertical sobre un cos que es desplaça en horitzontal (força perpendicular al desplaçament). F paret: d = 0 → W = 0 F d F ⊥ d → W = 0
Practica★☆☆Sense començar
Esperant l'autobús sostens la motxilla, que pesa molt, quieta a la mateixa alçada durant $10\ \text{min}$. Estàs cansat, però has realitzat treball sobre la motxilla en…

Esperant l'autobús sostens la motxilla, que pesa molt, quieta a la mateixa alçada durant $10\ \text{min}$. Estàs cansat, però has realitzat treball sobre la motxilla en sentit físic? Explica quina condició no es compleix.

Resoldre
Practica★☆☆Sense començar
Empenys amb totes les teves forces la paret de l'aula durant un minut i, lògicament, no es mou. Després empenys un carret de la compra i avança $3\ \text{m}$. Observa…

Empenys amb totes les teves forces la paret de l'aula durant un minut i, lògicament, no es mou. Després empenys un carret de la compra i avança $3\ \text{m}$. Observa les dues situacions:

paret F d = 0 m carret F d = 3 m

En quin dels dos casos has realitzat treball? Justifica-ho fent servir la definició de treball.

Resoldre
Practica★★★Sense començar
A l'aeroport portes la maleta de rodes agafant-la per la nansa: la teva mà fa força cap amunt, però la maleta avança en horitzontal, com es mostra a la figura. a)…

A l'aeroport portes la maleta de rodes agafant-la per la nansa: la teva mà fa força cap amunt, però la maleta avança en horitzontal, com es mostra a la figura.

F d 90°
  1. a) Realitza treball la teva força sobre la maleta mentre camines? Raona la resposta pensant en la direcció de la força i la del desplaçament.
  2. b) En quin moment del viatge sí que realitzes treball sobre la maleta? Posa'n un exemple.
Resoldre

La potència: la rapidesa de fer el treball

Dues persones del mateix pes pugen tres pisos per les escales: les dues realitzen exactament el mateix treball contra la gravetat, però una puja passejant en dos minuts i l'altra corrent en quinze segons. Quina magnitud física mesura el ritme o la rapidesa amb què es transfereix aquesta energia?

Dues persones pugen les mateixes escales: una passejant en 2 minuts i l'altra corrent en 15 segons; fan el mateix treball, però la que corre desenvolupa més potència, P = W/t. Passejant Corrent mateix treball W 2 min = 120 s 15 s menor potència major potència W (J) ÷ t (s) = P (W)
Practica★☆☆Sense començar
El motor d'una persiana realitza un treball de $600\ \text{J}$ en $30\ \text{s}$. La potència es calcula com a $P = W/t$. Quina és la potència del motor? Expressa-la en…

El motor d'una persiana realitza un treball de $600\ \text{J}$ en $30\ \text{s}$. La potència es calcula com a $P = W/t$. Quina és la potència del motor? Expressa-la en watts ($\text{W}$).

Resoldre
Practica★★☆Sense començar
Una bomba extreu aigua d'un pou i realitza un treball de $3600\ \text{J}$ en $3\ \text{min}$. a) Expressa el temps en segons. b) Calcula la potència de la bomba en watts.

Una bomba extreu aigua d'un pou i realitza un treball de $3600\ \text{J}$ en $3\ \text{min}$.

  1. a) Expressa el temps en segons.
  2. b) Calcula la potència de la bomba en watts.
Resoldre
Practica★★☆Sense començar
Una batedora té una potència de $200\ \text{W}$ i està funcionant $30\ \text{s}$. Sabent que $P = W/t$, quin treball (energia) ha realitzat?

Una batedora té una potència de $200\ \text{W}$ i està funcionant $30\ \text{s}$. Sabent que $P = W/t$, quin treball (energia) ha realitzat?

Resoldre

Comparar potències: qui és més ràpid fent el mateix treball

Gràfic de barres: Marta puja la bossa en 12 s amb una potència de 20 W i Leo la puja en 8 s amb 30 W; el mateix treball de 240 J, major potència en qui tarda menys. Mateix treball: 240 J Potència Marta 20 W 12 s Leo 30 W 8 s P = treball / temps
Practica★★☆Sense començar
La Ioana i el Leo pugen la mateixa bossa d'esport, que pesa $60\ \text{N}$, fins al segon pis, $4\ \text{m}$ més amunt. La Ioana triga $12\ \text{s}$ i el Leo,…

La Ioana i el Leo pugen la mateixa bossa d'esport, que pesa $60\ \text{N}$, fins al segon pis, $4\ \text{m}$ més amunt. La Ioana triga $12\ \text{s}$ i el Leo, $8\ \text{s}$.

  1. a) Realitzen el mateix treball? Calcula'l.
  2. b) Qui desenvolupa més potència? Calcula-la en ambdós casos.
Resoldre
Practica★★☆Sense començar
La grua A realitza un treball de $6000\ \text{J}$ en $60\ \text{s}$; la grua B realitza $9000\ \text{J}$ en $180\ \text{s}$. Quina de les dues és més potent? Calcula la…

La grua A realitza un treball de $6000\ \text{J}$ en $60\ \text{s}$; la grua B realitza $9000\ \text{J}$ en $180\ \text{s}$. Quina de les dues és més potent? Calcula la potència de cadascuna i compara-les.

Resoldre
Practica★★★Sense començar
L'Andrés puja sacs de ciment de $250\ \text{N}$ a una bastida de $4\ \text{m}$ i la Berta puja sacs de $500\ \text{N}$ a una bastida de $2\ \text{m}$, com es mostra a la…

L'Andrés puja sacs de ciment de $250\ \text{N}$ a una bastida de $4\ \text{m}$ i la Berta puja sacs de $500\ \text{N}$ a una bastida de $2\ \text{m}$, com es mostra a la figura.

250 N 4 m Andrés 500 N 2 m Berta
  1. a) Qui realitza més treball per cada sac? Calcula'l.
  2. b) L'Andrés triga $25\ \text{s}$ per sac i la Berta, $10\ \text{s}$. Qui desenvolupa més potència? Calcula-la.
  3. c) Explica la diferència entre fer més treball i ser més potent utilitzant aquest exemple.
Resoldre

Torna al principi: Si et quedes quiet sostenint una pesa en alt, les teves fibres musculars consumeixen energia metabòlica i t'esgotes, però sobre la pesa el treball físic és exactament zero perquè no existeix desplaçament ($d = 0$).

Resum

Veure tots els exercicis d'aquest apartat