Disco de Maxwel. Disco de Maxwel

Transcripción

1 M E C Á N I C A Disco de Maxwel Disco de Maxwel

2 M E C Á N I C A Desde el comienzo de su existencia, el ser humano ha utilizado la energía para subsistir. El descubrimiento del fuego proporcionó al hombre la posibilidad de cocinar sus alimentos y fabricar utensilios. Aprovechó su fuerza muscular y la de los animales, aprendiendo a utilizar el movimiento como forma de energía. Después, usó la energía del viento, la de las aguas de los ríos y la de las corrientes marinas. Con el invento de la máquina de vapor en el siglo XVIII se consiguió que los motores funcionaran en forma permanente. Se inicia así la revolución industrial y el comienzo de la vida moderna. La humanidad consume actualmente cincuenta veces más energía que hace un siglo. El consumo energético de un país es uno de los indicadores del nivel de su desarrollo económico, de su actividad industrial y nivel de vida de sus habitantes. Todo lo que hacemos necesita energía y ésta se presenta en diversas formas. Cuando se realiza trabajo se consume energía. En una comunidad biológica, la energía pasa de los organismos productores a los organismos consumidores por medio de las cadenas alimenticias. La energía hace posible la producción de alimentos, viviendas, luz, comunicaciones, transporte, Siempre que la energía de un sistema cambia, se produce la aparición o desaparición de esta energía en otro lugar. Es decir, la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Este hecho lo recoge uno de los principios más importantes de la ciencia, la ley de la conservación de la energía, que en este módulo trataremos.

3 Disco de Maxwel ANTES DE LA VISITA La energía, el trabajo y la potencia son conceptos físicos que están íntimamente relacionados pero, qué diferencias hay entre ellos? Qué unidades de energía y potencia conoces? Tradicionalmente se conocen distintas formas de energía, escribe en cada cuadro el nombre correspondiente a su definición: Energía : la que tienen los cuerpos debido a su movimiento, su posición o estado de deformación Energía : es la acumulada en las partículas del núcleo de los átomos. Energía : es la acumulada en los enlaces químicos. Se pone en juego en las reacciones químicas. FORMAS DE ENERGIA Energía : la que está en forma de r a d i a c i o n e s electromagnéticas. Energía : es la energía de las partículas que componen el sistema, debido a las interacciones entre ellas y al movimiento relativo de unas respecto a otras. De qué factores depende la energía cinética? Qué es la energía potencial? Existen distintos tipos de energía potencial, pero las más importantes son la energía potencial gravitatoria y la energía potencial elástica, podrías definirlas? Qué es la energía mecánica? Cuál es su famoso principio de conservación? En qué casos es válido? En los sistemas disipativos, en los que el rozamiento convierte parte de la energía mecánica en calor, cómo escribirías este principio? A nivel microscópico este calor que se pone de manifiesto por un aumento de temperatura. A qué se debe? 1

4 M E C Á N I C A DURANTE LA VISITA Observa el módulo y describe de qué consta el disco de Maxwell. Enrolla las cuerdas y eleva el disco. Qué tipo de energía posee? Si lo dejas caer, qué ocurre? A lo largo de su recorrido, en qué posición se mueve el disco más rápido y en cuál lo hace más lentamente? Si enrollas la cuerda sólo hasta la mitad y lo dejas caer, hasta dónde sube después? 2

5 Disco de Maxwel DESPUÉS DE LA VISITA En el movimiento del disco de Maxwell, se conserva la energía? Por qué se termina parando? Qué juguetes conoces cuyo funcionamiento se base en el disco de Maxwell? Indica qué tipo de energía, cinética, potencial o ambas, poseen los siguientes sistemas: UN NIÑO PARADO EN LO ALTO DE UN TOBOGÁN UN NIÑO DESLIZÁNDOSE POR EL TOBOGÁN UN COCHE MOVIÉNDOSE EN UN LLANO UN TIRACHINAS UN PÉNDULO EN MOVIMIENTO EC EP Por qué al deslizarte por un tobogán te puedes "quemar"? Puede ser negativa la energía cinética? Y la energía potencial? Una de las cualidades más importantes de la energía es su capacidad de transformación. Indica qué transformaciones de energía tienen lugar en los siguientes casos: Un saltador con pértiga El funcionamiento de un ventilador El funcionamiento de una linterna La digestión de la comida En una central hidroeléctrica La combustión de la gasolina en los cilindros de un coche 3

6 M E C Á N I C A Cuando hablamos de pérdida de energía, es correcto físicamente? Qué queremos decir con ello? Si la suma de las potencias de los aparatos eléctricos encendidos en una casa sobrepasa la potencia contratada, "saltarán los plomos" y se interrumpirá el suministro eléctrico. Busca en el recibo de la luz de tu casa la potencia contratada y escribe varias combinaciones de aparatos que se pueden encender al mismo tiempo. Clasifica las siguientes fuentes de energía en renovables o no, y realiza un debate en clase sobre las ventajas e inconvenientes de ambos tipos. FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES NO RENOVABLES EÓLICA SOLAR NUCLEAR DE FISIÓN TÉRMICA BIOMASA HIDRÁULICA Qué medidas podrías adoptar en tu vida cotidiana para ahorrar energía? Investiga qué tipo de fuentes de energía son las más usadas actualmente. Por qué? Qué otros tipos de fuentes de energía alternativa conoces? Indica sus ventajas e inconvenientes. Según la Teoría de la Relatividad de Einstein, Cómo se relacionan los principios de conservación de la masa y energía? 4

7 Disco de Maxwel CURIOSIDADES Más del 85% de la energía consumida procede de combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural). Es una fuente de energía no renovable. La combustión de estos productos origina grandes cantidades de dióxido de carbono (máximo responsable del aumento del efecto invernadero) y otros gases contaminantes que se emiten a la atmósfera. Otra fuente de energía no renovable son los isótopos uranio-235 y plutonio-239 usados en las centrales de fisión nuclear. Es poco contaminante, pero produce residuos radiactivos muy peligrosos que duran miles de años y cuyo almacenamiento plantea graves problemas. Los accidentes en estas centrales, como el de Chernobyl, provocan una gran contaminación radiactiva. Estos problemas no los tiene la energía de fusión nuclear, renovable y limpia, pero está aún en vías de experimentación para su producción a gran escala. Actualmente se están potenciando las llamadas energías alternativas como son la eólica, solar, biomasa, de las mareas y geotérmica. El objetivo de la Comunidad Europea para el año 2010, es la obtención del 12% de la energía a partir de fuentes renovables. A España le corresponde producir el 29,4% de la energía eléctrica con este tipo de fuentes. El utilizar el viento como fuente de energía se conoce desde muy antiguo. Existen molinos de viento desde hace miles de años para obtener energía mecánica. En Babilonia, en el s. XVII a.c. ya se realizaron los primeros regadíos utilizando la energía eólica. Esta energía proviene de la energía solar ya que los rayos solares calientan la atmósfera de modo no uniforme, provocando diferencias de temperatura que dan lugar a corrientes de aire. Esta energía cinética es aprovechada por los aerogeneradores para producir electricidad. Éstos también se llaman convertidores de energía (WEC s, de "Wind Energy Converters"), ya que la energía no puede ser creada, sino sólo transformada. España ocupa el segundo puesto mundial en obtención de energía eólica, detrás de Alemania. La biomasa es un combustible orgánico renovable de origen animal o vegetal. A cada tipo de biomasa corresponde una tecnología diferente: la biomasa sólida (madera, cáscara de almendras, orujillo, ) se quema o gasifica, la biomasa líquida, (aceites vegetales), se puede utilizar como biocarburante, y la biomasa húmeda (aguas residuales urbanas e industriales y los residuos ganaderos) se puede convertir en gas de combustión. A diferencia de las energías eólica y solar, la de la biomasa es fácil de almacenar. Sin embargo, opera con grandes volúmenes de combustible que hacen complejo su transporte, utilizándose a nivel local y sobre todo rural. La utilización de la biomasa en España tiene muy poco peso en la producción de energía eléctrica, sólo el 5,9% se dedica a ello. 5

8 Avda. DE LUIS BUÑUEL MÁLAGA Tlf./Fax: