¿Cuál es la diferencia entre fuerza, poder, trabajo y energía?

¿Qué es la fuerza?

Definición física: la fuerza es la interacción que hace que un objeto de masa cambie su velocidad (Fuerza = Masa x Aceleración). En términos simples, es la energía máxima que puede hacer la transición a un objeto . En el ejercicio, la fuerza está determinada por la fuerza / par máximo (fuerza de rotación) que puede crear un músculo.

Aplicación práctica: la fuerza es simplemente poder transferir energía a algo . El tiempo que lleva es insignificante porque el objetivo principal es la cantidad, no la velocidad. Crear fuerza es necesario para TODOS los tipos de ejercicio, por eso se incluye “Fuerza” en cada ecuación a continuación. Cualquiera que participe en el entrenamiento de fuerza finalmente aumentará la producción de fuerza.

El levantamiento de pesas es un buen ejemplo de producción de fuerza pura. El objetivo del levantamiento de pesas no es levantar un peso realmente rápido, sino levantarlo a la capacidad máxima una vez. Levantar 400 libras de peso en 3 segundos y levantar 400 libras en 1 segundo son lo mismo en el cuadro de mandos. Si quieres llevar cosas grandes, también se trata de la producción de fuerza.

Un contrapunto: puedes entrenar la producción de fuerza empujando muy fuerte contra tu casa. Si la casa nunca se mueve, no has trabajado, pero has ejercido fuerza. No es que recomiende esto: no construye una vía neurológica para un patrón de movimiento (publicará sobre esto el viernes), no hay una buena manera de cuantificar sus esfuerzos y realizar un seguimiento de las mejoras, y no es muy divertido. ¡Pero no obstante, estás produciendo fuerza! Entonces el punto se mantiene.

¿Qué es el poder?

Definición de Física: La potencia es la tasa de energía consumida en una unidad de tiempo (Potencia = Trabajo / tiempo). En el ejercicio, es la tasa de realizar trabajo muscular, con la energía potencial que se convierte en trabajo (también conocido como peso en movimiento) o calor (también conocido como calentamiento). Esto es más fácil de entender si te das cuenta de que Trabajo = Fuerza x Distancia. Es decir, estás transformando Force en algo práctico (trabajo), muy rápido.

Aplicación práctica: ¿Cuánta energía puedes exprimir en una fracción de segundo? Cuanto más rápido haga el trabajo, más potencia producirá. Estás entrenando para el poder si estás levantando peso rápido y pesado juntos, golpeando muy fuerte o lanzando una pelota muy rápido. Poder se trata de poder poner MUCHA energía en algo, muy rápidamente.

Una idea interesante que confunde a algunas personas: la pliometría , como saltar, hacer flexiones explosivas, correr, ¡es una forma de entrenamiento de potencia! La cuestión es que no estás moviendo un objeto externo tanto como sea posible, te estás moviendo a ti mismo. Imagine que si su objetivo es un salto vertical más alto, el objetivo es hacer una transición de energía del cuerpo al suelo y luego explotar hacia arriba. Sí, eso es entrenamiento de poder.

El levantamiento de pesas olímpico es otra forma de entrenamiento centrado en el poder. El objetivo final es levantar mucho peso, al igual que el levantamiento de pesas, pero los aspectos altamente técnicos significan que no es suficiente producir fuerza en un solo vector. Debe completarlo rápidamente en múltiples ángulos si desea completar el levantamiento. La lentitud hace que el levantamiento sea mucho más difícil. Si este tipo arrastró su trasero levantando el peso, no hay forma de que pueda tener éxito. Necesitas un poder considerable para despegarlo, luego por encima de su cabeza. La velocidad del trabajo es crucial para completar el ascensor.

Qué es energía ?

La energía es un concepto no intuitivo. El término “energía” se deriva de la palabra griega “energeia” que significa operación o actividad. En este sentido, la energía es el mecanismo detrás de una actividad. La energía no es una cantidad directamente observable. Pero se puede calcular midiendo propiedades externas. La energía se puede encontrar en muchas formas. La energía cinética, la energía térmica y la energía potencial son solo algunas. Se pensaba que la energía era una propiedad conservada en el universo hasta que se desarrolló la teoría especial de la relatividad. La teoría de la relatividad junto con la mecánica cuántica mostró que la energía y la masa son intercambiables. Esto da lugar a la energía – conservación masiva del universo. Ambas cantidades son dos formas de materia. La famosa ecuación E = mc2

nos da la cantidad de energía que se puede obtener de m cantidad de masa. Sin embargo, cuando no se presenta fusión nuclear o fisión nuclear, se puede considerar que se conserva la energía de un sistema. La energía cinética es la energía que causa los movimientos del objeto; la energía potencial surge debido al lugar donde se coloca el objeto, y la energía térmica surge debido a la temperatura.

Trataré de responder a estas un poco diferente.

Fuerza
Si estás tomando física clásica, simplemente, una fuerza es un empujón o un tirón de algún tipo. Pero hay otra cosa muy importante que entender acerca de la Fuerza. Una verdadera Fuerza es siempre una interacción (al menos desde una perspectiva clásica). Eso significa que las fuerzas siempre vienen en pares. Esto se afirma en la Tercera Ley de Newton (fuerzas iguales y opuestas). Toda acción debe tener una reacción. Esto se requiere para todas las fuerzas verdaderas. Otra consecuencia de esto es que la fuerza es un vector, lo que significa que tiene una magnitud y una dirección. La acción y la reacción siempre serán opuestas en dirección.

Mucha gente dirá: F = ma. Esto es verdad. Sin embargo, es importante tener en cuenta que esta definición es una herramienta de cálculo. Es más preciso decir la suma de todas las fuerzas = ma. El punto es que ma no es una fuerza. Las fuerzas son cosas como peso, tensión, normal, fricción, gravedad, electrostática, magnética y otras fuerzas aplicadas. La suma de fuerzas sobre un objeto es igual al producto de su masa multiplicado por su aceleración.

Es importante tener en cuenta que la fuerza está sobre el objeto que acelera. Otra forma de decir esto es que los objetos no pueden acelerarse. No puedes empujarte hacia atrás (o hacia adelante). Pero si empuja un objeto pesado como un escritorio hacia adelante, entonces el escritorio puede empujarlo hacia atrás.

Trabajo
El trabajo es el producto de un componente de una fuerza sobre un objeto multiplicado por el desplazamiento del objeto mientras la fuerza se ejerce en la dirección del desplazamiento. El trabajo es escalar. El trabajo se realiza en algo o por algo. Otra forma de entender el trabajo es que el trabajo es un cambio de energía a través de una fuerza. (Hay otras formas de cambiar la energía, como a través del contacto térmico). El punto es que el trabajo cambia la energía de algo y el cambio es a través de la aplicación de una fuerza. El trabajo puede aumentar o disminuir la energía. En la mayoría de los escenarios clásicos, el trabajo cambiará la energía cinética o potencial.

El trabajo generalmente se define como W = F * delta (x) donde * es el producto escalar.

También es importante recordar que puede definir W = delta (K) o W = -delat (U) donde K y U son energía cinética y potencial (respectivamente).

Energía
Hay muchos tipos de energía. Hay dos cosas importantes que debes saber.

La energía es la capacidad de hacer trabajo. No significa que se esté trabajando, pero ese trabajo se puede hacer. (Para que pueda ver que hay una relación íntima entre el trabajo y la energía).

La energía se conserva. Eso significa que la cantidad total de energía es siempre constante. Si la energía es un sistema que cambia de alguna manera, eso significa que se realizó un trabajo para mover la energía de un sistema a otro.

La energía también es escalar (dado que el trabajo es escalar).

Poder
El poder es la tasa de hacer trabajo o gastar energía.

Como la energía y el tiempo son escalares, el poder también es escalar.

El concepto de Poder como tasa es sutil pero muy importante. Una pequeña cantidad de energía utilizada extremadamente rápido puede tener mucha potencia. Del mismo modo, una gran cantidad de energía utilizada muy lentamente podría tener muy poca potencia. Entonces, alta energía no necesariamente significa alta potencia.

La fuerza provoca un cambio en el impulso, mientras que el poder provoca un cambio en la energía. ¿Cual es la diferencia?

Anexo A: torneado.

El momento cambia cuando cambia tu velocidad o dirección. Aquí, una fuerza entre las ruedas y el suelo proporciona esa fuerza. Si el suelo es resbaladizo, no puede proporcionar esa fuerza, y chocas en lugar de girar. Mientras tanto, su energía no se ve afectada por el giro. Se necesita energía para acelerar, pero no para girar. No necesita pedalear para girar.

Anexo B: un calentador de espacio.

El calentador calienta la habitación y aumenta su energía. Nada se mueve, por lo que no hay cambio en el impulso ni fuerza. Mientras tanto, el calefactor extrae energía de la toma de corriente. Si se va la luz, no podrá calentar la habitación.

Permíteme decirlos matemáticamente.

Fuerza = Masa x Aceleración
(O)
Fuerza = dP / dt (cambio de momento por tiempo)

Unidad de fuerza = N (newton) = kgm / s²

Trabajo = Fuerza x Desplazamiento
Unidad de trabajo = J (julio) = Nm

Potencia = trabajo realizado / tiempo empleado
Unidad de potencia = W (vatios) = J / seg

La energía es de dos tipos, principalmente energía cinética y energía potencial. La unidad de energía también es Joule.

Para una mejor comprensión a nivel de la Mecánica Newtoniana básica, probablemente sea una buena idea comenzar con los fundamentos de esa mecánica. Otros han dado definiciones y relaciones cuantitativas, así que me enfocaré en algunos conceptos importantes.

Comenzamos, por supuesto, con F = ma . Sin ella, la energía puede entenderse como máximo parcialmente.

Una respuesta le recuerda que ‘F’ es la suma de las fuerzas que actúan sobre la masa m: es importante recordarlo.

También es interesante que F = ma pueda ser visto como definitorio de F, dado que m es básico o al revés. Quizás una mejor manera de verlo es ver F ym como básicos y la ley misma como empírica. Una vez hecho esto, las ideas de masa y fuerza se pueden refinar aún más.

El trabajo es fuerza x distancia (si la fuerza varía, el trabajo se escribe como la integral de F con respecto al desplazamiento de m). ¿Pero por qué? De F = ma, obtienes que el

Trabajo = el cambio en ‘energía cinética’ (KE) , o

[matemáticas] W = {KE} _ {f} – {KE} _ {i} [/ matemáticas],

donde (fy yo nos referimos a los estados final e inicial).

Por el contrario, podemos pensar en esta ecuación como diciendo que la energía cinética es transformable de nuevo en el trabajo. Pero eso no sería del todo correcto porque a veces, como en la fricción, un objeto en movimiento se detiene y parece que no hay trabajo almacenado. Esto nos dice en parte que el trabajo no es una cantidad almacenada o ‘conservada’.

Hay fuerzas para las cuales, poniéndolo intuitivamente, el trabajo se almacena. Estas son fuerzas conservadoras para las cuales se puede definir una energía potencial (PE) de tal manera que (si no hay otras fuerzas) hay una energía neta E y:

KE + PE = E = constante .

En tales situaciones ‘conservadoras’ podemos pensar en el potencial cinético + como energía total.

Ejemplos de fuerzas conservativas son la gravedad y una fuerza elástica de resorte. Cualquier fuerza central (una fuerza que siempre se dirige hacia o desde un punto fijo o centro) que es función únicamente de la distancia desde el centro es conservadora. La vibración debida a una fuerza de restauración elástica y el movimiento de los planetas son conservadores (modificaremos esta afirmación más adelante).

¿Qué pasa si hay fuerzas conservadoras (almacenamiento de energía) y no conservadoras? Las fuerzas no conservativas son ‘disipativas’ (p. Ej., Fricción, movimiento de fluido viscoso), es decir, el trabajo neto realizado por tales fuerzas es siempre megativo (o cero, pero solo en ciertas situaciones ideales); Esto hace imposible definir un potencial para tales fuerzas. Entonces podemos escribir,

[matemáticas] {(KE + PE)} _ {f} – {(KE + PE)} _ {i} = Disipativo \, Trabajo [/ matemáticas].

Se encuentra empíricamente que para un sistema aislado, la disipación es negativa. O, dados dos sistemas en interacción, la suma de las disipaciones es negativa o cero.

Incluso para fuerzas muy elásticas y movimiento planetario hay una pequeña cantidad de fricción. Las vibraciones inevitablemente se apagan si no hay fuerza de mantenimiento o excitante. Hace 530 millones de años, un día de la Tierra era de aproximadamente 21 horas. El giro de la tierra sobre su eje se está ralentizando debido a la fricción (por ejemplo, la fricción de las mareas debido a la luna).

Nota: los símbolos comunes son T para energía cinética y V para energía potencial.

Interpretación en términos de mecánica y termodinámica.

En mecánica elemental, las conclusiones sobre la disipación son empíricas; sin embargo, resultan ser ejemplos de la segunda ley de la termodinámica. A nivel atómico, las fuerzas son conservadoras y la disipación es una energía reconocible macroscópicamente (todas las moléculas que tienen el mismo movimiento) se ‘convierten’ por disipación (por ejemplo, fricción) en energía microscópica, es decir, energía cinética molecular caótica (a diferencia del movimiento en masa) que es parte de lo que se llama energía interna en termodinámica (la otra parte es la energía potencial asociada con las fuerzas intermoleculares). Lo que sucede mecánicamente es que la fricción, el roce entre dos superficies, hace que las moléculas se muevan / vibren con más energía que experimentamos a medida que la superficie se calienta. Desde la mecánica básica no hay restricción en la energía interna que se convierte de nuevo a ‘energía mecánica (cinética + potencial’); Las restricciones son un aspecto de la termodinámica (o una aplicación avanzada de la mecánica llamada mecánica estadística).

Cierre .

Espero que esto ilumine las ideas; que proporciona una base que será útil para leer sobre termodinámica, así como sobre dinámica analítica, que es el estudio de la Mecánica de Newton en una forma más matemática (y asociada con nombres como Lagrange y Hamilton).

Fuerza: causa del cambio en el estado de movimiento, más tarde definido por el impulso.

Trabajo: Como resultado de la aplicación de la fuerza, si la configuración del sistema cambia, la medida de la misma es el trabajo realizado (fuerza en desplazamiento).

Energía: medida de la capacidad de hacer trabajo. Es la cantidad almacenada que puede manifestarse como trabajo. Dimensionalmente lo mismo.

Potencia: tasa de trabajo realizado o tasa de liberación de energía.

Con respecto al movimiento;
La fuerza es el índice de tiempos de contenido de materia del cambio del trabajo realizado o la aceleración de los tiempos de masa en reposo.
La potencia es la tasa temporal de trabajo realizado durante la aceleración.
El trabajo es la magnitud de las distorsiones, introducidas en un medio universal sobre un cuerpo de materia 3D.
La energía es la magnitud del estrés, introducido en un medio universal durante el trabajo.
ver: trabajo, movimiento y energía

La fuerza es la fuerza de un empuje o un tirón sobre un objeto. En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la fuerza se mide en newtons (N). Un newton es la cantidad de fuerza que se necesita para acelerar un objeto de un kilogramo (1 kg) a una aceleración de 1 metro por segundo por segundo (1 m / s²).

La energía toma muchas formas, pero una forma de verla es que la energía es la capacidad de hacer el trabajo (ya sea que se haga o no, es otra cuestión). La unidad de energía SI es el julio (J). Un joule se define como la cantidad de trabajo realizado por una fuerza de 1 N que actúa a través de una distancia de 1 m.

La potencia es la velocidad a la que se realiza el trabajo (o en general, a la que se transfiere la energía). La unidad de potencia del SI es el vatio (W). Un vatio se define como una velocidad de transferencia de un julio por segundo (1 J / s).

La energía en el universo es constante. No puede ser creado ni destruido. Cambia su forma de uno a otro.

Entonces, se requiere energía para ejercer fuerza. A mayor fuerza, mayor poder.

Entonces, eventualmente, mayor es la energía, mayor es el poder.

El poder es algo que depende del tiempo, mientras que la energía no lo es.

La energía es la capacidad de realizar un trabajo independientemente del tiempo necesario para completar el trabajo.

El poder es diferente de persona a persona y depende del tiempo que tome para completar el trabajo.

La fuerza es un empuje o un tirón … el trabajo es producto de la fuerza y ​​el desplazamiento … el poder es la tasa de trabajo realizado … la energía es solo trabajo … en realidad es el esfuerzo realizado para hacer el trabajo … el trabajo es numérica y dimensionalmente y numéricamente igual a energía…

Todas las otras respuestas están bien. Para obtener más detalles, consulte cualquier libro de texto de Física elemental, o La Guía del Escéptico de Física

Cuando una fuerza se mueve a través de algún trabajo de desplazamiento, se dice que esa fuerza la realiza,

En otras palabras, esa energía ha gastado algo de energía. O el objeto sobre el cual se aplicó la fuerza ha ganado algo de energía.

La tasa de tiempo a la que se gasta la energía es el poder.

El poder es acción. LA FUERZA es REACCIÓN. Tenemos el PODER de elección, que FUERZA una reacción.

Cada uno tiene significados específicos según el contexto. Cada uno puede describirse en física técnica o como términos coloquiales.

La fuerza es algo que acelera la masa. Power describe la velocidad a la que se realiza el trabajo en un sistema.