Unidad 15: Trabajo y Energía

UNIDAD 15: TRABAJO Y ENERGÍA

• La energía es la capacidad de un cuerpo para producir cambios en sí mismo o en otros cuerpos.
• Se asocia a los cuerpos para explicar los cambios.
• La energía se clasifica según su fuente de producción en renovables (solar, hidráulica, eólica) y no renovables (térmica, nuclear, química).
• La energía también se clasifica por las causas que producen cambios en un cuerpo; cinética, potencial y mecánica.
• Energía cinética: Debida al movimiento del cuerpo. Depende de la masa (m) y la velocidad (v) del cuerpo. Ec = (1/2)mv².
• Energía potencial: Debida a la acción de ciertas fuerzas (gravitatoria, elástica, eléctrica). La diferencia de energía potencial entre dos puntos (A y B) es igual al trabajo (-W = EpB - EpA)
• Energía potencial gravitatoria: Depende del peso del cuerpo, la masa (m) y la gravedad (g) y de la posición o altura (h)respecto de un sistema de referencia. Epg= mgh.
• Energía potencial elástica: Depende de la constante elástica (k) del muelle y la variación de posición (x) del extremo del muelle respecto de su posición de equilibrio. Epe = (1/2)kx².
• Energía mecánica: Es la suma de las energías cinética y potencial. (Em = Ec + Ep).
• Calor: Es una transferencia de energía. No es un tipo de energía. Q=(m)(Ce)(dT), Q= calor, m: masa, ce: calor especifico, dt: cambio de la temperaratura.
• Trabajo: No es un tipo de energía, es un proceso de transferencia de energía. W = F*cos(θ)*Δr. Depende de la fuerza (F), el desplazamiento (Δr), y el ángulo (θ) entre la fuerza y el desplazamiento

Tipos de Trabajo

• Trabajo motor (W > 0): Una fuerza que tiene una componente en la misma dirección e igual sentido que el desplazamiento. Favorece el movimiento.
• Trabajo resistente (W < 0): Una fuerza que tiene la misma dirección que el desplazamiento pero en sentido contrario. Disipa la energía cinética del cuerpo.
• Trabajo nulo (W = 0): Una fuerza perpendicular al desplazamiento no realiza trabajo.

Unidades de Medida

• La unidad de medida de energía en el SI (Sistema Internacional) son los Julios (J).
• Otras unidades de medida son caloría (cal), ergios (erg), y kilowatt-hora (kWh).

Características de la Energía

• Magnitud escalar.
• Se transfiere entre sistemas.
• Se conserva (ni se crea ni se destruye).
• Se degrada (se transforma en formas menos útiles).
• Se transforma.
• Se puede modificar un cuerpo mediante trabajo o mediante calor

Transferencia de Energía

• Las formas de transferencia de energía son trabajo y calor.
• Trabajo se relaciona con la acción de una fuerza sobre un cuerpo que provoca un desplazamiento.
• Calor se relaciona con la transferencia de energía debido a una diferencia de temperatura.

Potencia

• La potencia (P) es el incremento de energía por unidad de tiempo. P=E/t=W/t
• Se mide en vatios (W).

Energía Mecánica y Conservación

• La energía mecánica (Em) es la suma de las energías cinética y potencial.
• El principio de conservación de la energía mecánica establece que la energía mecánica total de un sistema permanece constante si solo trabajan fuerzas conservativas (no se pierde ni se gana energía).