Profesor Juan Sanmartín

Física

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Energía

La energía es una propiedad que está relacionada con los cambios o procesos de transformación

en la naturaleza. Sin energía ningún proceso físico, químico o biológico sería posible. La forma de

energía asociada a las transformaciones de tipo mecánico se denomina energía mecánica y su

transferencia de un cuerpo a otro recibe el nombre de trabajo.

Ambos conceptos permiten estudiar

el movimiento de los cuerpos de

forma más sencilla que usando

términos de fuerza y constituyen, por

ello, elementos clave en la

descripción de los sistemas físicos.

Refinería de Petróleo

El estudio del movimiento atendiendo a las causas que lo originan lo efectúa la Dínámica como

teoría física relacionando las fuerzas con las características del movimiento, tales como posición

y velocidad. Es posible, no obstante, describir la condición de un cuerpo en movimiento

introduciendo una nueva magnitud, la energía mecánica, e interpretar sus variaciones mediante

el concepto de trabajo físico. Ambos conceptos surgieron históricamente en una etapa avanzada

del desarrollo de la dinámica y permiten enfocar su estudio de una forma por lo general más

simple.Energía Potencial

Energía Cinética

En el lenguaje ordinario energía es sinónimo de fuerza; en el lenguaje científico, aunque están

relacionados entre sí, ambos términos hacen referencia a conceptos diferentes. Algo semejante

sucede con el concepto de trabajo, que en el lenguaje científico tiene un significado mucho más

preciso que en el lenguaje corriente.

El movimiento, el

equilibrio y sus relaciones

con las fuerzas y con la

energía, define un amplio

campo de estudio que se

conoce con el nombre de

mecánica.

La mecánica engloba la cinemática o descripción del movimiento, la estática o estudio del

equilibrio y la dinámica o explicación del movimiento. El enfoque en términos de trabajo y energía

viene a cerrar, pues, una visión de conjunto de la mecánica como parte fundamental de la física.

El término energía es

probablemente una de las palabras

propias de la física que más se

nombra en las sociedades

industrializadas. La crisis de la

energía, el costo de la energía, el

aprovechamiento de la energía, son

expresiones presentes

habitualmente en los diferentes

medios de comunicación social.

¿Pero qué es la energía? Antigua Máquina excavadora – Central de As Pontes (A Coruña)

La noción de energía se introduce en la física para facilitar el estudio de los sistemas

materiales. La naturaleza es esencialmente dinámica, es decir, está sujeta a cambios:

cambios de posición, cambios de velocidad, cambios de composición o cambios de estado

físico, por ejemplo. Pues bien, existe algo que subyace a los cambios materiales y que

indefectiblemente los acompaña; ese algo constituye lo que se entiende por energía.

La energía es una propiedad o atributo de todo cuerpo o sistema material en virtud de la cual

éstos pueden transformarse modificando su situación o estado, así como actuar sobre otros

originando en ellos procesos de transformación. Sin energía, ningún proceso físico, químico o

biológico sería posible. Dicho en otros términos, todos los cambios materiales están asociados

con una cierta cantidad de energía que se pone en juego, se cede o se recibe.

Un embalse no sólo es un depósito de agua

útil para el riego, la alimentación, los

servicios, etc., sino que también es un

depósito de energía. El agua, al descender

hasta el nivel del río, cede su energía

potencial, que se transforma finalmente en

energía eléctrica. Ésta es una forma barata

de almacenar energía. Constituye el

fundamento de la producción de energía

hidroeléctrica.

En las horas en que baja el consumo de energía eléctrica (horas valle), algunas centrales utilizan la

propia energía que generan en bombear de nuevo agua del rio al embalse, va que no es rentable

pararlas

Embalse Ribadavia (Ourense)

La locomotora eléctrica, cuando se

desplaza, posee una energía

cinética tanto mas elevada cuanto

mayor sea la velocidad y la masa que

arrastre. Esta energía cinética la ha

adquirido consumiendo en sus

motores energía eléctrica, que ha

sido transportada de la central a

través del tendido eléctrico.

No todas las líneas ferroviarias están electrificadas. En las líneas no electrificadas suelen utilizarse

locomotoras diesel. El metro es un tren eléctrico.

Las energías potencial y cinética constituyen en conjunto la energía mecánica.

Así, por ejemplo, un cuerpo colocado a una determinada altura

dentro del campo gravitatorio terrestre tiene una energía

potencial (energía potencial gravitatoria) debida a la gravedad;

un cuerpo colgado colocado en un campo eléctrico tiene una

energía potencial debida a las fuerzas eléctricas que actúan

sobre él (energía potencial eléctrica); un resorte comprimido

tiene una energía potencial del da a la fuerza recuperadora que

tiende a devolverlo a su forma normal (energía potencial

elástica), etc.

Energía PotencialConcepto y tipos

Se llama energía potencial la energía que tiene un cuerpo

que es situado en un campo de fuerzas, en virtud de la

posición que ocupa dicho campo.

Energía Potencial Gravitatoria

Cuando un cuerpo de masa que estaba inicialmente en el suelo levantamos hasta una altura h,

estamos realizando un trabajo. levantamos el cuerpo verticalmente y despreciamos la resisten del

aire, el valor de la energía en ese punto es:

La energía potencial gravitatoria es la capacidad que tiene un cuerpo de realizar trabajo, en

virtud de la posición que ocupa dentro campo gravitatorio.

mghE potencial

Supongamos que sobre un cuerpo de masa m, inicialmente en reposo, actúa una fuerza F, de tal

manera que el cuerpo comienza moverse. Cuando el cuerpo haya recorrido una distancia s, ha

adquirido una velocidad.

Sobre este cuerpo se ha realizado un trabajo y, como consecuencia de ello, el cuerpo ha adquirido

una energía cinética. Si prescindimos del rozamiento, la energía cinética adquirida por el cuerpo es

igual trabajo que se ha realizado sobre él.

Todos los cuerpos que no están en reposo poseen una cantidad Energía debida a su movimiento.

Esta energía se conoce como energía cinética.

Se llama energía cinética la capacidad de realizar trabajo que tiene cuerpo en movimiento, en

virtud de la velocidad de dicho cuerpo.

Energía cinética = Trabajo realizado

Energía Cinética.

Es decir, la energía cinética que adquiere un cuerpo que se encuentra en reposo, cuando se

efectúa un trabajo W sobre él, es igual a la mitad del producto de la masa de dicho cuerpo por el

módulo de la velocidad que adquiere dicho cuerpo elevada al cuadrado.

2

2

1mvEcinética

Como el cuerpo se encuentra al nivel del suelo, no tiene energía potencial. Sin embargo, a medida

que el cuerpo sube, va disminuyendo su velocidad y, en consecuencia, va disminuyendo su energía

cinética. Por el contrario, a medida que el cuerpo gana altura, la energía potencial aumenta

progresivamente.

La ascensión del cuerpo continuará hasta que su velocidad llegue a ser nula, alcanzando entonces

el punto más alto de su trayectoria. En ese momento la energía cinética será nula y la energía

potencial será máxima.

En estas condiciones, al igual que en el caso anterior, el valor de la energía potencial que tiene el

cuerpo en el punto más alto es igual a la energía cinética que tenía dicho cuerpo en el instante

inicial de su movimiento. Es decir, la energía cinética se ha transformado completamente en

energía potencial.

pfci EE

Sistemas donde no se consideran

las fuerzas de rozamiento

Supongamos un cuerpo que desciende desde una cierta altura, h hasta llegar al nivel del suelo

despreciando el rozamiento del aire.

Estudiaremos la energía que tiene dicho cuerpo en un punto cualquiera, A, de su recorrido.

El cuerpo se encontrará a una determinada altura, hA, y, por lo tanto, tendrá una determinada

energía potencial:

ApA mghE

En dicho punto, el cuerpo tendrá también una velocidad, Va, y energía cinética:

2

2

1mvEcA

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