TRABAJO, POTENCIA Y ENERGÍA

PROYECTO FÍSICO: TRABAJO,POTENCIA Y ENERGÍA 

1. PROBLEMATIZA:

En muchas situaciones reales, como en obras de construcción, transporte de cargas o manejo de objetos pesados, se requiere aplicar fuerzas de manera eficiente para elevar, mover o desplazar materiales. Sin embargo, comprender cómo intervienen los conceptos físicos de trabajo, energía y potencia puede resultar abstracto si no se cuenta con una representación práctica que permita visualizar y medir estos fenómenos.

Por esta razón surge la necesidad de elaborar un dispositivo sencillo que permita demostrar de forma clara cómo se realiza trabajo al elevar una carga, cómo se transforma la energía en movimiento y cómo varía la potencia según el tiempo empleado en realizar la misma tarea. ¿Cómo construir una grúa manual en madera que permita evidenciar los principios de trabajo, energía y potencia al levantar objetos, facilitando la comprensión de estos conceptos físicos?

2. FUNDAMENTACIÓN:

El trabajo, la energía y la potencia son conceptos fundamentales en la física mecánica.

Trabajo (W): Se realiza cuando una fuerza desplaza un objeto. En una grúa, el trabajo se observa al levantar una masa contra la gravedad mediante una cuerda o polea.

Energía: Es la capacidad de realizar trabajo. En este proyecto, la energía mecánica utilizada proviene del esfuerzo manual aplicado para mover la cuerda y elevar la masa.

Potencia (P): Es la rapidez con la que se realiza el trabajo, es decir, cuánto tiempo se tarda en elevar la carga.

Construir una grúa permite observar cómo la fuerza aplicada, la altura alcanzada y el tiempo utilizado se relacionan directamente con estos conceptos. Además, muestra el papel de las máquinas simples como las poleas y las palancas en la reducción del esfuerzo necesario para realizar un trabajo.

3. MATERIALES:

Para construir la grúa demostrativa se utilizaron materiales accesibles, seguros y fáciles de manipular:

Base de madera triplex

Palos de madmade como soportes delgados

Cartón rígido para poleas y uniones

Palillos o varillas de madera (como ejes)

Cuerda o hilo resistente

Pegamento de madera 

Regla y lápiz para medir

Tijeras y cúter para cortes finos

Estos materiales permiten construir una estructura liviana pero funcional que soporta cargas pequeñas para demostraciones físicas.

4. DISEÑO:

El diseño se basó en el funcionamiento de una grúa real a pequeña escala:

Este diseño permite evidenciar visualmente el trabajo mecánico realizado y facilita mediciones reales durante la explicación del tema.

5. PLANEACIÓN:

Para un desarrollo organizado, cada integrante del grupo asumió un rol:

Integrantes y actividades

Juan Camilo Navarro: Investigación sobre las fórmulas de trabajo, energía y potencia; explicación teórica del proyecto.

Michell Rojas: Recolección de materiales y preparación de las piezas de madera y cartón.

Luisa Peña: Ensamblaje del carrete, eje y polea, asegurando su correcto funcionamiento.

Emilianis Mieles: Montaje de la estructura principal y verificación de la estabilidad de la grúa.

Evanys Rivera: Pruebas finales, toma de tiempos para calcular potencia y elaboración del informe.

6. CONSTRUCCIÓN:

La construcción siguió un proceso ordenado:

1. Base y estructura

Se recortó una base rectangular de madera.

Se fijó un soporte vertical y sobre él se colocó el brazo inclinado.

Se reforzaron las uniones con palos delgados de madera.

2. Polea superior

Se fabricó una polea de cartón unida a un eje de madera.

Se colocó en la parte superior del brazo para guiar la cuerda.

3. Carrete inferior

Se construyó un carrete con cartón y palillos.

Este carrete funciona como manivela para elevar la carga.

4. Sistema de elevación

Se pasó una cuerda desde el carrete, por la polea y hacia la masa que se desea levantar.

Se hicieron varias pruebas para asegurar el movimiento fluido.

5. Verificación

Se probó la grúa con pequeñas cargas.

Se midió el desplazamiento, el tiempo y el esfuerzo para relacionarlo con los conceptos físicos.

7. EVALUACIÓN:

El proyecto cumplió exitosamente el propósito de demostrar los conceptos de trabajo, potencia y energía. La grúa permitió elevar cargas de manera controlada.

Los resultados mostraron claramente cómo una máquina simple reduce el esfuerzo, cómo la energía se transforma en movimiento y cómo la potencia depende del tiempo empleado.

La estructura fue estable, funcional y permitió hacer mediciones reales, por lo que el objetivo del proyecto se cumplió satisfactoriamente.