Este documento trata sobre la energía y sus diferentes tipos como la cinética, potencial y mecánica. Explica conceptos como la transferencia de energía a través del trabajo y el calor, y las características de la energía como su capacidad de transformarse y conservarse. También define principios como el de conservación de la energía mecánica y magnitudes como la potencia y el rendimiento de las máquinas.
2. Trabajo y energía
• Energía
• Tipos de energía
• Características de la energía
• Transferencia de energía: calor y trabajo
• Trabajo
• Energía cinética
• Energía potencial
• Energía mecánica
• Principio de conservación de la energía mecánica
• Potencia
• Rendimiento de una máquina
3. Energía
ENERGÍA es la capacidad que tiene un cuerpo para poder producir
cambios o transformaciones, en sí mismo o en otros cuerpos.
La energía es una magnitud física de carácter escalar.
La unidad de energía en el S.I. es el Julio (J).
Otras unidades de energía habituales son:
caloría (cal): 1 cal = 4,18 J
kilovatio-hora (kW·h): 1 kW·h = 3,6·106 J
4. Tipos de energía
Dependiendo de la procedencia de dicha propiedad, un cuerpo
tiene diferentes TIPOS DE ENERGÍA:
• Energía cinética: asociada con el movimiento.
• Energía potencial: asociada a la posición que ocupa el cuerpo.
• Energía eléctrica: asociada a la corriente eléctrica.
• Energía nuclear: asociada con el núcleo de los átomos.
• Energía térmica: asociada a la temperatura y el estado físico.
• Energía química: asociada con los enlaces entre las partículas de
las sustancias.
Según la fuente de obtención de la energía se clasifica como: solar,
eólica, nuclear, hidroeléctrica, calorífica…
5. Características de la energía
La energía tiene las siguientes características:
• Se transforma, de un tipo de energía en otro.
• Se transfiere, entre distintos sistemas materiales.
• Se conserva, en todos los procesos. La energía total es constante.
• Se degrada: en todos los procesos, parte de la energía se transforma
en energía térmica (menos útil).
6. Transferencia de energía
La energía de un cuerpo se mantiene constante hasta que dicho
cuerpo interacciona con otro y se produce un intercambio de
energía.
Estas transferencias de energía se pueden realizar de dos formas:
• Trabajo (W): por la acción de una fuerza, que produce un
desplazamiento.
• Calor (Q): debido a una diferencia de temperaturas.
El trabajo y el calor son dos formas de transferencia de energía de
unos cuerpos a otros. No son formas de energía.
7. Trabajo
TRABAJO (W): es un proceso de transferencia de energía de un
cuerpo a otro, realizada por la acción de una fuerza mediante un
desplazamiento.
El trabajo realizado por una fuerza constante sobre un cuerpo que se
mueve en línea recta es:
El trabajo es una magnitud escalar, como la energía. Su unidad en el
S.I. es el Julio (J), igual que la energía.
8. Trabajo
El valor del trabajo puede ser:
• Positivo, cuando la fuerza favorece el
movimiento (0° ≤ α < 90°). La fuerza aporta
energía cinética al cuerpo.
• Negativo, si la fuerza se opone al
movimiento (90°< α ≤ 180°). El cuerpo
pierde energía cinética.
• Nulo, cuando F=0, Δr=0 ó α = 90°. El cuerpo
mantiene su energía.
El trabajo de la fuerza de rozamiento siempre
es negativo: en cualquier desplazamiento con
rozamiento hay una “pérdida” de energía.
9. Energía cinética
ENERGÍA CINÉTICA (Ec): es la que tiene un cuerpo por el hecho de
estar en movimiento, depende de su masa y su velocidad:
• La energía cinética es una magnitud escalar.
• La energía cinética es siempre positiva.
Al aplicar una fuerza sobre un cuerpo, éste
adquiere velocidad. El trabajo realizado es
igual al aumento de su energía cinética:
10. Energía potencial gravitatoria
ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA (Ep): es la que almacena un
cuerpo por estar sometido a la acción de la fuerza gravitatoria:
• La energía potencial gravitatoria puede ser
tanto positiva como negativa, según donde
situemos el nivel cero de alturas.
El trabajo de una fuerza que modifica la altura a
la que está un cuerpo, sin variar su velocidad, se
invierte en modificar su energía potencial:
11. Energía mecánica
ENERGÍA MECÁNICA (Em): es la suma de las energías cinética y
potencial que posee un cuerpo:
El trabajo de una fuerza diferente al peso que modifica la altura y la
velocidad de un cuerpo, es igual a la variación de la energía mecánica:
12. Principio de conservación
de la energía mecánica
PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA:
• Cuando un cuerpo se mueve sólo bajo la acción de su propio peso,
su energía mecánica permanece constante.
• Cuando es nulo el trabajo realizado por las fuerzas diferentes al
peso, la energía mecánica permanece constante.
13. Potencia
POTENCIA: es una magnitud física que mide la variación de energía
(o trabajo realizado) por unidad de tiempo.
La unidad de potencia en el S.I. es el vatio (W).
Otra unidad de potencia muy frecuente es:
Caballo de vapor (CV): 1 CV = 735 W
Cuando las máquinas producen un movimiento, se puede relacionar
su potencia con la velocidad que desarrolla:
14. Rendimiento de una máquina
Una máquina es un dispositivo capaz de
transformar una energía suministrada en un
trabajo útil.
Parte de la energía suministrada se degrada en
energía térmica que se disipa en el entorno.
RENDIMIENTO DE UNA MÁQUINA(r) es la
relación entre el trabajo útil que se obtiene y la
energía suministrada, expresado en forma de
porcentaje:
