¿QUÉ ES LA ENERGÍA ?
La energía es una propiedad de los cuerpos que les permite producir una transformación en ellos mismos o en otros cuerpos.
En el S.I. de unidades se mide en Julios (J), siendo 1 J la energía de un cuerpo de 1 kg que se mueve a 1 m/s.
Otra unidad de energía es la caloría, 1 cal = 4’18 J. Esta unidad la emplearemos mucho en el próximo tema, cuando estudiemos el calor.
Tipos de energía
a) Energía mecánica: es la energía ligada a la posición o al movimiento de los cuerpos. Según esto hablamos de dos tipos de energía:
a.1. Energía cinética, Ec: es la energía que tienen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento.
a.2. Energía potencial, Ep: energía que tienen los cuerpos por su posición. Existen dos tipos de energía:
- Energía potencial gravitatoria, Epg: la que poseen los cuerpos por estar a una cierta altura (h) de la superficie terrestre.
- Energía potencial elástica, Epe: energía que tienen los cuerpos que sufren una deformación.
con k la constante elástica del muelle y x la deformación producida (x = L – L0).
Es decir,
b) Energía térmica, Et: Energía que se transfiere al poner en contacto dos cuerpos que están a distinta temperatura.
c) Energía química, Eq: Energía de los enlaces entre los átomos y moléculas que forman la materia.
d) Energía nuclear, En: Energía que emiten los átomos cuando los núcleos se rompen (energía nuclear de fisión) o cuando se unen (energía nuclear de fusión).
e) Energía radiante, Er: la que se propaga mediante ondas electromagnéticas como la luz. Por ejemplo, ondas radio y TV, microondas, rayos X, etc.
Propiedades de la energía
- La energía se transfiere de unos cuerpos a otros.
- La energía se puede almacenar y transportar. Una batería o una pila son sistemas de almacenaje de energía y el tendido eléctrico es un sistema de transporte, por ejemplo.
- La energía se transforma. Por ejemplo, la energía potencial de un salto de agua se transforma en energía cinética que mueve unas turbinas.
- La energía se degrada, es decir, parte la absorbe el cuerpo o se pierde en forma de calor. Entendemos por energía degradada la que no puede ser útil.
- La energía se conserva. En cada transformación, la energía total se conserva. Considerando las energías degradadas o transmitidas, el total de la energía siempre vale lo mismo.
Formas de transferir la energía
- De forma mecánica, mediante la realización de un trabajo, siempre que exista una fuerza que produzca un desplazamiento en la dirección de dicha fuerza.
- De forma térmica, mediante el calor, cuando existen dos cuerpos en contacto a distintas temperaturas.
¿QUÉ ES EL TRABAJO?
“Es la energía que se transfiere de un cuerpo (o sistema) a otro por medio de una fuerza que provoca un desplazamiento.”
Matemáticamente, se calcula así:
siendo, W el trabajo medido en Julios en el S.I.; F la fuerza realizada en Newton y s el desplazamiento provocado en metros.
En el S.I. de unidades el trabajo se mide en Julios (J), siendo 1 J el trabajo correspondiente a una fuerza de 1 N que desplace un cuerpo 1 m de distancia, en la misma dirección de aplicación de la fuerza.
El trabajo debido a una fuerza de rozamiento es, siempre, negativo, ya que corresponde a una energía degradada.
EL TRABAJO Y LA ENERGÍA MECÁNICA.
El trabajo realizado sobre un cuerpo se emplea en variar su energía mecánica.
- Si el cuerpo se mueve, variando su velocidad, el trabajo realizado por la fuerza aplicada para desplazarlo, se invierte en variar su energía cinética.
W = D Ec
- Si el cuerpo se desplaza, subiendo o bajando, por acción de una fuerza vertical, el trabajo realizado por dicha fuerza, se emplea en variar la energía potencial del cuerpo.
W = D Ep
Por tanto, como la energía mecánica es suma de la energía cinética y la potencial, si sobre el cuerpo actúa una fuerza que cambie su velocidad y su posición, el trabajo será:
W = D Em
Principio de conservación de la energía mecánica
Si el cuerpo no está sometido a fuerzas externas, el trabajo total es cero y, por tanto, la energía mecánica total se conserva, es decir,
Si F externas = 0, W = 0, y como W = D Em = Emf - Emo
W = D Em = Emf - Emo = 0 ;
Si existe rozamiento, parte de la energía mecánica del sistema se degrada en forma de calor y la energía mecánica del sistema no se conserva. En este caso:
LA POTENCIA
Es una magnitud escalar que representa la relación entre el trabajo realizado y el tiempo empleado en realizarlo.
En el S.I. se mide en vatios (W), siendo 1 W la potencia correspondiente a realizar un trabajo de 1 Julio en un tiempo de 1 segundo.
Otras unidades de potencia
a) Kilovatio (kW): 1 kW = 1000 W
b) Caballo de vapor (C.V.): 1 C .V. = 736 W
Debemos tener especial cuidado con la unidad denominada kilovatio·hora (kW·h), que es una unidad de trabajo y no de potencia, equivalente a:
1 kW·h = 3600000 J = 3’6 ·106 J
La potencia y la velocidad
Si un cuerpo se mueve a una velocidad constante en una dirección de desplazamiento paralela a la fuerza aplicada, la potencia desarrollada se puede expresar en función de dicha velocidad, según la expresión:
Por eso, en los coches, cuando queremos subir una pendiente y necesitamos más fuerza en el motor, reducimos la marcha, disminuyendo así la velocidad.
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