{"id":177,"date":"2020-11-17T18:23:53","date_gmt":"2020-11-17T18:23:53","guid":{"rendered":"https:\/\/edublog.educastur.es\/orientecostacientifico\/?p=177"},"modified":"2020-11-17T19:08:28","modified_gmt":"2020-11-17T19:08:28","slug":"bloque-3-la-energia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/edublog.educastur.es\/orientecostacientifico\/2020\/11\/17\/bloque-3-la-energia\/","title":{"rendered":"BLOQUE 3. LA ENERG\u00cdA"},"content":{"rendered":"

Cap\u00edtulo 1. TRABAJO Y POTENCIA<\/strong><\/span><\/p>\n

Desde el punto de vista f\u00edsico, esfuerzo<\/strong> y trabajo<\/strong> son conceptos diferentes. Nosotros podemos hacer un gran esfuerzo al empujar un enorme armario sin conseguir desplazarlo, y sin embargo, no realizamos trabajo. Por el contrario, en otras ocasiones con un menor esfuerzo logramos desplazar el cuerpo sobre el que aplicamos la fuerza, por ejemplo al mover el cuaderno sobre la mesa. En este caso s\u00ed que estamos realizando un trabajo desde el punto de vista f\u00edsico.<\/p>\n

Por lo tanto, para que exista un trabajo es necesario realizar una fuerza sobre un cuerpo y que \u00e9sta se desplace con \u00e9l. En f\u00edsica el trabajo es directamente proporcional a la fuerza que act\u00faa sobre un cuerpo y al desplazamiento que dicha fuerza se produce. Y si no se produce desplazamiento no existe trabajo.<\/p>\n

La expresi\u00f3n matem\u00e1tica del trabajo es diferente, seg\u00fan la direcci\u00f3n de la fuerza y la del desplazamiento sean iguales (figura a) o distintas (figura b). Este \u00faltimo caso requiere unos conocimientos matem\u00e1ticos que exceden a los objetivos del curso por lo que no se estudiar\u00e1n.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Cuando la fuerza (F) que se aplica al cuerpo tiene la misma direcci\u00f3n que el desplazamiento (e) del mismo, la expresi\u00f3n matem\u00e1tica del trabajo es:<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Hemos definido una nueva magnitud f\u00edsica que hemos llamado trabajo y para medirla necesitaremos una unidad distinta de las que conocemos hasta ahora. Como el trabajo es el producto de la fuerza que se hace por el espacio recorrido, la unidad de trabajo ser\u00e1 igual al producto de la unidad de desplazamiento:<\/p>\n

Unidad de trabajo = Unidad de fuerza \u00b7 Unidad de longitud<\/strong><\/span><\/p>\n

En el sistema internacional, la unidad de trabajo se llama julio (J) y puede definirse como el trabajo que desarrolla una fuerza de un newton al desplazarse un metro:<\/p>\n

1 J = 1 N \u00b7 1 m<\/span><\/strong><\/p>\n

A veces, nos encontramos en situaciones en las que las mismas fuerzas realizan los mismos desplazamientos, pero en tiempos diferentes, por ejemplo, cuando subimos en un ascensor, el motor realiza un trabajo para desplazarnos al piso superior. Si va m\u00e1s r\u00e1pido o m\u00e1s lento, el trabajo ser\u00e1 el mismo aunque el tiempo empleado en realizar el recorrido ser\u00e1 distinto.<\/p>\n

Para relacionar el trabajo realizado con el tiempo invertido en realizarlo, definimos una nueva magnitud que llamaremos potencia y que determina la cantidad de trabajo realizada en la unidad de tiempo. Por lo tanto, para calcular la potencia habr\u00e1 que dividir el trabajo realizado entre el tiempo que se ha empleado para ello:<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

En el sistema internacional a esta nueva unidad la denominamos vatio (W). De forma que cuando se realiza un trabajo de un julio en un segundo, se est\u00e1 empleando una potencia de un vatio:<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Existen otras unidades de potencia en la vida diaria, como el kilovatio y el caballo de vapor; sus equivalencias respectivas son:<\/p>\n

\"\"<\/strong><\/p>\n

Cap\u00edtulo 2. ENERG\u00cdA Y TIPOS DE ENERG\u00cdA<\/strong><\/span><\/p>\n

Para realizar un trabajo es necesario efectuar una fuerza que produzca un desplazamiento. Todo aquello que sea capaz de desarrollar este tipo de fuerzas podr\u00e1, por lo tanto, efectuar un trabajo. El motor de un coche o el de una lavadora pueden realizar trabajo, pero tambi\u00e9n los seres vivos, el viento, el agua del mar o de un r\u00edo son capaces de producir trabajo. A esa capacidad para producir trabajo es lo que llamamos energ\u00eda<\/strong>.<\/p>\n

Por ejemplo, el viento puede inflar una vela y dar lugar al desplazamiento de un velero. A esta energ\u00eda producida por el viento la llamamos energ\u00eda e\u00f3lica<\/strong>. Algunas transformaciones qu\u00edmicas, como la combusti\u00f3n de la gasolina, pueden mover un motor que dar\u00e1 lugar al desplazamiento de un coche. Se trata de la energ\u00eda qu\u00edmica<\/strong>. Mediante la electricidad aprovechamos el trabajo de la mayor\u00eda de nuestros electrodom\u00e9sticos. Es la energ\u00eda el\u00e9ctrica<\/strong>.<\/p>\n

Existen otras formas de energ\u00eda debidas al Sol, la luz, los combustibles nucleares, etc. Pero las energ\u00edas que podemos llamar b\u00e1sicas pueden reducirse a dos: la energ\u00eda cin\u00e9tica<\/strong> y la energ\u00eda potencial<\/strong>.<\/p>\n

Cap\u00edtulo 3. ENERG\u00cdA CIN\u00c9TICA<\/strong><\/span><\/p>\n

Energ\u00eda cin\u00e9tica<\/strong> es la que tiene un cuerpo debido a su movimiento. Un cuerpo que se est\u00e9 moviendo y choca con otro que se encuentra en su camino, comunica a \u00e9ste una fuerza que, si es mayor que el rozamiento, puede llegar a desplazarlo produciendo un trabajo. Por lo tanto, un cuerpo que est\u00e9 en movimiento es capaz de producir trabajo y como consecuencia de ello tiene energ\u00eda. A este tipo de energ\u00eda la llamamos energ\u00eda cin\u00e9tica.<\/p>\n

La energ\u00eda cin\u00e9tica depende de la velocidad del cuerpo y de su masa como puede verse en su expresi\u00f3n matem\u00e1tica:<\/p>\n

 <\/p>\n

donde Ec<\/sub><\/strong> es la energ\u00eda cin\u00e9tica, m<\/strong> es la masa del cuerpo y v<\/strong> la velocidad que tiene en ese instante.<\/p>\n

Aplicando las unidades del Sistema Internacional, la masa se mide en kilogramos y la velocidad en m\/s, luego las unidades de la energ\u00eda cin\u00e9tica son:<\/p>\n

 <\/p>\n

Pero como Kg \u00b7 m\/s2<\/sup> es el producto de las unidades de masa por las de aceleraci\u00f3n, es decir, se trata de una unidad de fuerza (el Newton, N), resulta que la unidad usada en el c\u00e1lculo de la energ\u00eda cin\u00e9tica se reduce a N \u00b7 m (newtons \u00b7 metro), que es una unidad de trabajo que, como ya hemos visto, se llama julio<\/strong>.<\/p>\n

As\u00ed por ejemplo, para calcular la energ\u00eda cin\u00e9tica de un cuerpo de 50 kg de masa a una velocidad de 20 m\/s, utilizando la f\u00f3rmula, nos quedar\u00eda:<\/p>\n

Cap\u00edtulo 4. ENERG\u00cdA POTENCIAL<\/strong><\/span><\/p>\n

La energ\u00eda potencial es la que poseen algunos cuerpos debido a su posici\u00f3n con respecto a otros. Si elevamos un cuerpo con la mano hasta una cierta altura estamos realizando un trabajo que es igual al producto de la fuerza realizada (peso del cuerpo) por el aumento de la altura efectuado. Mediante este trabajo hemos conseguido que el cuerpo se encuentre a una altura superior a la que ten\u00eda antes de realizar la fuerza. Si el cuerpo vuelve a caer hasta su posici\u00f3n anterior ser\u00e1 capaz de efectuar un trabajo, el mismo que hemos realizado para subirlo.<\/p>\n

Si efectuamos trabajo para levantar un cuerpo hasta una cierta altura se debe a que sobre el cuerpo act\u00faa la fuerza de la gravedad, por lo tanto es la fuerza gravitatoria la responsable de la realizaci\u00f3n del trabajo y de la existencia de la energ\u00eda potencial. Para calcularla usamos la siguiente f\u00f3rmula:<\/p>\n

 <\/p>\n

donde m<\/strong> es la masa del cuerpo, g<\/strong> es un n\u00famero constante (9,8 m\/s2<\/sup>) y h<\/strong> es la altura a la que se encuentra el cuerpo. El resultado de la operaci\u00f3n de multiplicar Kg \u00b7 m\/s2<\/sup> \u00b7 m vuelve a darnos, como en la energ\u00eda cin\u00e9tica, julios como unidad de medida en el Sistema Internacional.<\/p>\n

Cap\u00edtulo 5. ENERG\u00cdA MEC\u00c1NICA Y SU CONSERVACI\u00d3N<\/strong><\/span><\/p>\n

Un cuerpo que est\u00e1 en movimiento y adem\u00e1s se encuentra a una cierta altura, posee tanto energ\u00eda cin\u00e9tica como energ\u00eda potencial. A la suma de ambas la llamamos energ\u00eda mec\u00e1nica y su valor depende de la masa, la altura y la velocidad; como \u00e9stas \u00faltimas dependen del sistema de referencia escogido, la energ\u00eda mec\u00e1nica depender\u00e1 tambi\u00e9n de dicho sistema de referencia:<\/p>\n

 <\/p>\n

Si observamos la figura vemos que la bola de la figura a no tiene energ\u00eda cin\u00e9tica puesto que se encuentra parada y su velocidad es cero (es decir, Ec = 0). Su energ\u00eda potencial es:<\/p>\n

 <\/p>\n

Por lo tanto su energ\u00eda mec\u00e1nica ser\u00e1:<\/p>\n

 <\/p>\n

En la ilustraci\u00f3n siguiente, la bola ha ca\u00eddo y acaba de tocar el suelo. La fuerza gravitatoria (el peso = m \u00b7 g) ha realizado un trabajo que es igual al producto de:<\/p>\n

 <\/p>\n

Ya que el espacio recorrido coincide con la altura del edificio. Este trabajo realizado por la fuerza gravitatoria ha servido para transformar la energ\u00eda potencial que ten\u00eda el cuerpo cuando se encontraba en la parte superior del edificio, en la energ\u00eda cin\u00e9tica que tiene al llegar al suelo. De forma que al llegar al suelo, la energ\u00eda potencial es cero, ya que no tiene altura, y la energ\u00eda cin\u00e9tica vale 7840 J. Por lo que la energ\u00eda mec\u00e1nica es tambi\u00e9n:<\/p>\n

 <\/p>\n

Como hemos visto, la energ\u00eda mec\u00e1nica mantiene el mismo valor en la parte superior y en la parte inferior del edificio. Esta proposici\u00f3n es v\u00e1lida en todo el trayecto, y se puede definir en general, que la energ\u00eda mec\u00e1nica se conserva en todos los procesos sometidos a la fuerza gravitatoria. Es el principio de conservaci\u00f3n<\/strong> de la energ\u00eda mec\u00e1nica.<\/p>\n

Sin embargo, en la mayor\u00eda de los movimientos existe una fuerza que se opone al mismo, es la fuerza de rozamiento. Esta fuerza no la hemos tenido en cuenta al definir el principio de la conservaci\u00f3n de la energ\u00eda mec\u00e1nica; y deb\u00edamos haber considerado que siempre que exista mencionada fuerza habr\u00e1 que realizar un trabajo extra para vencerla.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Cap\u00edtulo 1. TRABAJO Y POTENCIA Desde el punto de vista f\u00edsico, esfuerzo y trabajo son conceptos diferentes. Nosotros podemos hacer un gran esfuerzo al empujar un enorme armario sin conseguir desplazarlo, y sin embargo, no realizamos trabajo. Por el contrario, en otras ocasiones con un menor esfuerzo logramos desplazar el cuerpo sobre el que aplicamos […]<\/p>\n","protected":false},"author":526,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"templates\/template-full-width.php","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[5],"tags":[],"class_list":["post-177","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-nivel-2-2-materia-y-energia-ii"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/edublog.educastur.es\/orientecostacientifico\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/177","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/edublog.educastur.es\/orientecostacientifico\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/edublog.educastur.es\/orientecostacientifico\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/edublog.educastur.es\/orientecostacientifico\/wp-json\/wp\/v2\/users\/526"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/edublog.educastur.es\/orientecostacientifico\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=177"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/edublog.educastur.es\/orientecostacientifico\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/177\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":191,"href":"https:\/\/edublog.educastur.es\/orientecostacientifico\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/177\/revisions\/191"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/edublog.educastur.es\/orientecostacientifico\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=177"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/edublog.educastur.es\/orientecostacientifico\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=177"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/edublog.educastur.es\/orientecostacientifico\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=177"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}