E c = 1/2mv 2. E p = mgh. E pe = kx 2 /2. E m = E c + E p 1. QUÉ ES LA ENERGÍA?

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Cristián Segura Fernández
hace 7 años
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1 1. QUÉ ES LA ENERGÍA? La energía es una propiedad de los cuerpos que se relaciona con su capacidad para producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. En el S.I. de unidades se mide en Julios (J) Otra unidad de energía es la caloría, 1 cal = 4 18 J 1.1. Formas 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, E c : es la energía que tienen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento. E c = 1/2mv 2 a.2. Energía potencial, E p : energía que tienen los cuerpos por su posición. Existen dos tipos: - Energía potencial gravitatoria, E pg : la que poseen los cuerpos por estar a una cierta altura (h) de la superficie terrestre. E p = mgh - Energía potencial elástica, E pe : energía que tienen los cuerpos que sufren una deformación. E pe = kx 2 /2 k la constante elástica del muelle x la deformación producida (x = L L 0 ). E m = E c + E p Es decir, b) Energía interna Ei: depende de la estructura interna del cuerpo, de su masa y de su temperatura. c) Energía nuclear, E n

2 1.2. 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. 2. 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: W = F x cosα siendo, W el trabajo medido en Julios en el S.I.; F la fuerza realizada en Newton y x 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.

3 El trabajo debido a una fuerza de rozamiento es, siempre, negativo, ya que corresponde a una energía degradada. 3. 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 = E c - 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 = E p 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 = E m 3.1. Principio de conservación de la energía mecánica Si el cuerpo no está sometido a fuerzas externas, la energía mecánica total se conserva, es decir, Si F externas = 0, W = 0, y como W = E m = E mf - E mo W = E m = E mf - E mo = 0 ; Σ E mf = Σ E mo 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: Σ E mf - Σ E mo = W rozamiento

4 4. 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. P=W / t 4.1. 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 kilovatiohora (kwh), que es una unidad de trabajo y no de potencia, equivalente a: 1 kwh = J = J 4.2. 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: P= W/t = F s /t = F v Por eso, en los coches, cuando queremos subir una pendiente y necesitamos más fuerza en el motor, reducimos la marcha, disminuyendo así la velocidad Rendimiento de una máquina Se llama rendimiento de una máquina, η, a la relación entre el trabajo útil obtenido y el trabajo motor o trabajo total de la máquina. Se expresa en porcentaje. η = W útil /W motor 100 Parte del trabajo generado por una máquina se emplea en vencer el rozamiento o la fricción, de ahí que parte de la energía se transforme en energía térmica en forma de calor, y por tanto, el rendimiento no es del 100 %.

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