La energía

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Habitualmente usamos el concepto de energía de muchas formas algo así como para definir la energía que requiere un artefacto para funcionar, la energía que necesitamos para poder nuestras diferentes actividades diarias o a veces solemos decir “n3cesito energía para funcionar” o también “No hay energía para que funciones la TV” etc., como vemos hay diferentes expresiones que hacen que el termino se confunda, así que vamos a dedicar esta entrada a ver las diferentes formas de energía y a definirla desde la física, así que empecemos por el principio:

Qué es la energía?

El concepto de energía está relacionado con la capacidad de poner en movimiento o transformar algo. En el ámbito económico y tecnológico, la energía hace referencia a un recurso natural y los elementos asociados que permiten hacer un uso industrial del mismo.

Para la física, la energía es una magnitud abstracta que está ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo. Se trata de una abstracción que se le asigna al estado de un sistema físico. Debido a diversas propiedades (composición química, masa, temperatura, etc.), todos los cuerpos poseen energía. (1)

Pueden detallarse diversos tipos de energía según el campo de estudio. La energía mecánica, por ejemplo, es la combinación de la energía cinética (generada por el movimiento) y la energía potencial (relacionada a la posición de un cuerpo dentro de un campo de fuerzas).

Entendida como un recurso natural, la energía nunca es un bien en sí misma, sino que es que un bien intermedio que permite satisfacer otras necesidades en la producción de bienes y servicios.

La energía también clasificarse según fuente. Se llama energía no renovable a aquella que proviene de fuentes agotables, como la procedente del petróleo, el carbón o el gas natural. En cambio, la energía renovable es virtualmente infinita, como la eólica (generada por la acción del viento) y la solar.

Volviendo al campo de la física la energía se asocia con la capacidad que tiene un cuerpo de poder realizar un trabajo, para que un trabajo mecánico se pueda realizar se requiere de una fuerza y que por acción de esta fuerza este cuerpo se desplace, cuando un cuerpo realiza trabajo sobre otro, decimos que el primero transfiere energía al segundo. (2)

La unidad que nos permite expresar la energía es la misma utilizada para expresar el trabajo es decir el Julio-

En la naturaleza hay diversos eventos en los que se manifiesta la energía de diferentes formas: movimiento, electricidad, magnetismo, sonido, luz, calor y energía química, entre otras.

En la física, la ley universal de conservación de la energía, que es la base para el primer principio de la termodinámica, indica que la energía ligada a un sistema aislado permanece en el tiempo. No obstante, la teoría de la relatividad especial establece una equivalencia entre masa y energía por la cual todos los cuerpos, por el hecho de estar formados de materia, contienen energía; además, pueden poseer energía adicional que se divide conceptualmente en varios tipos según las propiedades del sistema que se consideren. Por ejemplo, la energía cinética se cuantifica según el movimiento de la materia, la energía química según la composición química, la energía potencial según propiedades como el estado de deformación o a la posición de la materia en relación con las fuerzas que actúan sobre ella y la energía térmica según el estado termodinámico. (3

La energía no es un estado físico real, ni una "sustancia intangible" sino sólo una magnitud escalar que se le asigna al estado del sistema físico, es decir, la energía es una herramienta o abstracción matemática de una propiedad de los sistemas físicos. Por ejemplo, se puede decir que un sistema con energía cinética nula está en reposo.
Se utiliza como una abstracción de los sistemas físicos por la facilidad para trabajar con magnitudes escalares, en comparación con las
magnitudes vectoriales como la velocidad o la posición. Por ejemplo, en mecánica, se puede describir completamente la dinámica de un sistema en función de las energías cinética, potencial, que componen la energía mecánica, que en la mecánica newtoniana tiene la propiedad de conservarse, es decir, ser invariante en el tiempo.

Matemáticamente, la conservación de la energía para un sistema es una consecuencia directa de que las ecuaciones de evolución de ese sistema sean independientes del instante de tiempo considerado, de acuerdo con el teorema de Noether.

Energía en diversos tipos de sistemas físicos

La energía también es una magnitud física que se presenta bajo diversas formas, está involucrada en todos los procesos de cambio de Estado físico, se transforma y se transmite, depende del sistema de referencia y fijado éste se conserva.[1] Por lo tanto todo cuerpo es capaz de poseer energía, esto gracias a su movimiento, a su composición química, a su posición, a su temperatura, a su masa y a algunas otras propiedades. En las diversas disciplinas de la física y la ciencia, se dan varias definiciones de energía, por supuesto todas coherentes y complementarias entre sí, todas ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo.

Formas de energía

Energía mecánica:

  Energía cinética:

Es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo en virtud de la velocidad que posea. Se representa normalmente por las letras K (que proviene del término inglés Kinetic), T o mediante la expresión Ec.

Esta energía es propia, por consiguiente, de los cuerpos en traslación y en rotación, pudiéndose considerar dos clases de energía cinética:

  • Energía cinética de un cuerpo en traslación.
  • Energía cinética de un cuerpo en rotación.
  • La energía cinética de un cuerpo en traslación. Cuando a un cuerpo en reposo se le aplica una fuerza constante en la dirección de la traslación, el trabajo efectuado por ella para recorrer un determinado espacio será:

                  T=f x e        siendo:  T= Trabajo;  f=fuerza constante; e= espacio recorrido

          Este trabajo, queda acumulado en forma de energía cinética de traslación; luego T=fxe=E  y poniéndolo en función de la masa del cuerpo y la velocidad nos quedaría definitivamente que la energía cinética sería Ec = ½ m x v2

  • La energía cinética de un cuerpo en rotación sobre un eje. Al aplicar una fuerza F, constante, a un cuerpo de masa m, el cual puede girar alrededor de un eje, la energía cinética que adquiere hasta alcanzar la velocidad v, valdrá  Ec = ½ m x v2  como el movimiento es de rotación al ponerlo en función de la velocidad angular w, y del momento de inercia I, nos queda definitivamente que  Ec = ½ I x w2

   Energía potencial:

Es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo en virtud de su posición o configuración.

Un cuerpo sostenido a una cierta altura posee una energía potencial. Esta energía será igual al trabajo que se ha realizado para llevar el cuerpo hasta esa altura. Dicho trabajo vale  T=Pxh   donde P= Peso del cuerpo y h= altura.

Como P= m x g ; T= m x g x h = Ep

Si dejamos en libertad al cuerpo desde una altura h, la energía potencial que poseía tendrá el mismo valor que la cinética en el momento de llegar al suelo; Ec= Ep   o bien  1/2 m x v2 = m x g x h

Hay varios tipos de energía potencial: gravitacional, elástica, eléctrica, etc.

Energía eléctrica:

Forma de energía basada en la generación de diferencias de potencial eléctrico entre dos puntos, que permiten establecer una corriente eléctrica entre ambos.

La electricidad es una forma de energía que se puede trasmitir de un punto a otro. Todos los cuerpos presentan esta característica, propia de las partículas que lo forman, pero algunos la transmiten mejor que otros.

Los cuerpos, según su capacidad de trasmitir la electricidad, se clasifican en conductores y aisladores.

Conductores son aquellos que dejan pasar la electricidad a través de ellos. Por ejemplo, los metales.

Aisladores son los que no permiten el paso de la corriente eléctrica. (5)

Ejemplo: La energía suministrada por una pila.

Energía química:

La que existe en estado potencial en los cuerpos y se transforma en la actual en las combinaciones químicas.

La energía química es una manifestación mas de la energía. En concreto, es uno de los aspectos de la energía interna de un cuerpo y aunque se encuentra siempre en la materia solo se nos muestra cuando se produce una alteración intima de ésta.

     En la actualidad, la energía química es la que mueve los automóviles, los buques y los aviones y, en general, millones de máquinas. Tanto la combustión del carbón, de la leña o del petróleo en las máquinas de vapor como la de los derivados del petróleo en el estrecho y reducido espacio de los cilindros de un motor de explosión, constituyen reacciones químicas.

Ejemplo: La energía de los alimentos y de los combustibles.

Energía luminosa o radiante:

   La propagada por ondas electromagnéticas. Término como los de calor, luz, rayos ultravioletas, radioondas o rayos gamma, se refieren todas a fenómenos de la misma clase: formas variadas de la radiación electromagnéticas que se mueven en el vacío a 300000 Km./ s y que solo difieren en su longitud de onda, es decir, en su frecuencia de vibración.

La luz proviene de los cuerpos llamados fuentes o emisores. Llena el Universo, emitida por el Sol y por todas las estrellas que son fuentes luminosas naturales (igual como lo son el fuego y algunos insectos como las luciérnagas). Sobre la Tierra, las plantas verdes se mantienen vivas gracias a la energía radiante del Sol, e incluso la vida de los animales —entre ellos el hombre— depende de esta energía.  Además de la luz, las ondas de radio, los rayos X, los rayos ultravioleta, son formas de energía radiante invisibles, utilizadas por el hombre.

Existen también fuentes luminosas artificiales (las ampolletas, los tubos fluorescentes y las linternas).

El hombre ha ideado diferentes formas para utilizar la energía luminosa que proviene del sol. Algunas de ellas son los colectores solares y espejos curvos especiales, que se utilizan en calefacción y para generar energía eléctrica. La energía solar tiene la ventaja de no contaminar.

Ejemplo: La energía de la luz.

  

Energía atómica o nuclear:

  La que se encuentra almacenada en los núcleos atómicos y se libera por fisión de los núcleos pesados o por fusión de los núcleos ligeros.

  Ejemplo: La energía liberada en la fisión de los átomos de uranio.

Para obtener una mejor estabilidad, el átomo inestable se transforma en otro tipo de átomo mediante la expulsión de la energía en forma de radiación: el fenómeno de la radioactividad.

En la naturaleza, la mayoría de los elementos son estables. Pero, también existen algunos inestables, y para lograr la estabilidad, se desintegran gradualmente emitiendo una o varias partículas y allí aparece la energía en forma de radiación. A esto se le llama radiactividad. Este fenómeno se produce de modo natural. Vivimos en el tiempo, y desde siempre, en un medio ambiente naturalmente radiactivo : estamos hablando de la radioactividad natural.

Para una mejor comprensión de los usos de la energía y sus implicaciones en la física veamos el siguiente enlace que nos proporciona una explicación de forma animada:

http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1183

 

Fuentes:

(1) http://definicion.de/energia/

(2) Santillana. Contextos naturales 6

(3) http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

(4) http://centros5.pntic.mec.es/santat12/Departamentos/TrabajosFQ/LaEnergia05/formas_de_la_energia.htm

(5) http://www.profesorenlinea.cl/fisica/EnergiaTiposde.htm

***

 

Parte 2

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  1. el video me parecio muy interesante ya ke es algo nuevo en esta area por que siempre he visto otros contenidos esto nos ayuda mucho mas a conocer nuestro mundo y todos esos descubrimientos que lo hacen tan interesante.

  2. ME PARECIÓ MUY INTERESANTE EL VÍDEO POR QUE SON CONOCIMIENTOS NUEVOS QUE LE PUEDEN AYUDAR A UNO MAS ADELANTE Y ASÍ NOS DAMOS CUENTA DE QUE CONOCER SOBRE LA ENERGÍA ES MUY IMPORTANTE POR QUE COMPRENDEMOS MUCHAS COSAS QUE NO SABÍAMOS POR QUE OCURRÍAN O COMO SE HACIA O COMO SE LLAMABA ESE ESFUERZO.

  3. hola profe pues queria solo darle una idea que seria bueno que nos ablara mas de nikola tesla pues creo que es pues el fue el creado de la energia alterna y de la energia inalambrica “la boina de tesla” las luses de neom lo controles remotos la radiobueno ud save de todo eso pues creo que es un tema muy interesante

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