LAENERGA
OBJETIVOS
Conocerqueslaenerga
Distinguirlasdistintasformasdeenerga.
Comprenderlastransformacionesdelaenerga.
Distinguirentreconservacinydegradacindelaenerga.
Clasificarlasfuentesdeenerga.
Conocerlasfuentesdeenerganorenovables.
Conocerlasfuentesdeenergarenovables.
Conocerlasventajaseinconvenientesdelempleodedistintasfuentesdeenerga.
1.1LAENERGA
Almiraranuestroalrededorseobservaquelasplantascrecen,losanimalessetrasladanyquelasmquinasyherramientasrealizanlasmsvariadastareas.Todasestasactividadestienenencomnqueprecisandelconcursodelaenerga.
Laenergaesunapropiedadasociadaalosobjetosysustanciasysemanifiestaenlastransformacionesqueocurrenenlanaturaleza.
Laenergasemanifiestaenloscambiosfsicos,porejemplo,alelevarunobjeto,transportarlo,deformarloocalentarlo.
Laenergaestpresentetambinenlos
cambiosqumicos,comoalquemaruntrozodemaderaoenladescomposicindeaguamediantelacorrienteelctrica.
LaenergaesunamagnitudcuyaunidaddemedidaenelS.I.eseljulio(J).
1.2ELTRABAJO
ElTrabajoesunadelasformasdetransmisindeenergaentreloscuerpos.Pararealizaruntrabajoesprecisoejercerunafuerzasobreuncuerpoyquestesedesplace.
Eltrabajo,W,deunafuerzaaplicadaauncuerpoesigualalproductodelacomponentedelafuerzaenladireccindelmovimiento,Fx,poreldesplazamiento,s,delcuerpo.
W=Fxs
Eltrabajo,W,semideenjulios(J).Lafuerzasemideennewtons(N)yeldesplazamientoenmetros(m).
Ayuda:Enestaescenapuedesusardistintosvaloresdefuerza,nguloydesplazamiento.
EnelcontrolF,introduceelvalordelafuerzaenN.
Enelcontrold,introduceeldesplazamientoenm.
Enelcontrolang,introduceelvalordelnguloengrados.
Enelcontrolsuperiorpuedeselegirsiquieresverelarcodelnguloono.
Pulsaelbotninicioparaverlaanimacindelmovimiento.
A1:Calculaeltrabajorealizadoporunafuerzade2Ninclinada30sobreladireccinhorizontalyqueproduceundesplazamientoenelcuerpode3m.Sidejamostodoslovaloresigualesycambiamoselnguloa30Cambiaelvalordeltrabajo?
A2:Calculaeltrabajorealizadoporunafuerzade1Nqueproduceundesplazamientoenelcuerpode3m.Debesvariarelngulodelafuerzaparaquetometodoslosvaloresposibles.Indicaparaquvalordelnguloeltrabajoesmximoyparaculeltrabajoesmnimo.
A3:Paraunadistanciade4myunngulode70,Quvalordebetenerlafuerzaaplicadaparaqueeltrabajovalgamsde2J?
1.3LAPOTENCIA
LaPotenciaeslarelacinentreeltrabajorealizadoyeltiempoempleado.Semideenvatios,W,enelSistemaInternacional.
Lapotenciamidelarapidezconqueseefectauntrabajo,esdecir,larapidezconquetienelugarlatransferenciadeenergadesdeuncuerpoaotro.
Ayuda:Enestaescenapuedesusardistintosvaloresdemasa,alturaytiempo.
Tambinpuedesseleccionarsiquierescalculareltrabajoylapotenciaenla
TierraoenlaLuna.Ademspuedeselegirqueseveaoquenoseveaelpeso.
Enelcontrolm,introduceelvalordelamasaenkg.
Enelcontrolh,introducelaalturaenm.
Enelcontrolt,introduceeltiempoens.Pulsaelbotninicioparaverlaanimacindelmovimiento.
A1:Nuestroelevadortieneunapotenciatericade1500W.Podrsubira2.5mdealturauncochede700kgdemasaenuntiempode9s?
A2:Quelevadorsermsefectivo,elAoelB?:ElelevadorAescapazdesubir500kgaunaalturade1men4syelBescapazdesubiruncuerpode100kga3men2s.
A3:Fjateque,paraunmismotrabajo,lapotenciadelamquinaesmayorconformedisminuyeeltiempo.Compruebaesto,tomandocomomasa500kgycomoaltura2myobservacmovaralapotenciaalmodificareltiempoquetardaensubir.
1.4LAENERGAMECNICA
LaEnergamecnicaeslaproducidaporfuerzasdetipomecnico,comolaelasticidad,lagravitacin,etc.,ylaposeenloscuerposporelhechodemoverseodeencontrarsedesplazadosdesuposicindeequilibrio.Puedeserdedostipos:Energacinticayenergapotencial(gravitatoriayelstica):
EnergacinticaEnergapotencialgravitatoriaEnergapotencialelstica
1.4.1LAENERGACINTICA
LaEnergacinticaeslaenergaasociadaaloscuerposqueseencuentranenmovimiento,dependedelamasaydelavelocidaddelcuerpo.Ej.:Elvientoalmoverlasaspasdeunmolino.
Laenergacintica,Ec,semideenjulios(J),lamasa,msemideenkilogramos(kg)ylavelocidad,v,enmetros/segundo(m/s).
Ayuda:Enestaescenapuedesusardistintosvaloresdemasasyvelocidades.
Enelcontrolm.am,introduceelvalordelamasadelcocheamarilloenkg.
Enelcontrolv.am,introducelavelocidaddelcocheamarilloenm/s.
Enelcontrolm.ve,introduceelvalordelamasadelcocheverdeenkg.
Enelcontrolv.ve,introducelavelocidaddelcocheverdeenm/s.
Pulsaelbotninicioparaverlaanimacindelmovimiento.
A1:Eligeunamismamasaparalos2cochesy,paraelcocheverdeunavelocidadeldoblequeladelamarillo.Enestascircunstancias(eligelarespuestacorrecta):a)Laenergacinticadelcocheverdeeseldoblequeladelcocheamarillo.
b)Laenergacinticadelcocheverdees4vecesmayorqueladelamarillo.c)Laenergacinticadelcocheverdeesigualaladelamarillo.
A2:Eligeunamismavelocidadparalos2cochesy,paraelcocheverdeunamasaeldoblequeladelamarillo.Enestascircunstancias(eligelarespuestacorrecta):a)Laenergacinticadelcocheverdeeseldoblequeladelcocheamarillo.b)Laenergacinticadelcocheverdees4vecesmayorqueladelamarillo.c)Laenergacinticadelcocheverdeesigualaladelamarillo.
1.4.2LAENERGAPOTENCIALGRAVITATORIA
LaEnergapotencialeslaenergaquetieneuncuerposituadoaunadeterminadaalturasobreelsuelo.Ej.:Elaguaembalsada,quesemanifiestaalcaerymoverlahlicedeunaturbina.
Laenergapotencial,Ep,semideenjulios(J),lamasa,msemideenkilogramos(kg),laaceleracindelagravedad,g,enmetros/segundocuadrado(m/s2)ylaaltura,h,enmetros(m).
Ayuda:Enestaescenapuedesusardistintosvaloresdemasayalturayvelocidadinicial.TambinpuedesestudiarlacadaenlaTierraoenlaLunaycompararlacadadeunabolayuntrozodepapeltantoenlaTierracomoenlaLuna.
Enelcontrolm,introduceelvalordelamasaenkg.
Enelcontrolh,introducelaalturaenm.
Enelcontrolv0,introducelavelocidadinicialenm/s.
Enloscontrolestipomen,eligesiquieresverlacadaenlaTierraoenlaLunaysiquierescompararlacadadedoscuerposenlaTierraoenlaLuna.
Pulsaelbotninicioparaverlaanimacindelmovimiento.
A1:Calculalaenergapotencialdeuncuerpode3kgdemasaqueestsituadoaunaalturade3m.Observaelefectoqueproduceenelmuellecuandollegaacontactarconl.
A2:Comopuedesobservarenlaescena,laenergapotencialsetransformantegramenteenenergapotencialelsticaquecomprimealmuelle.Paraunaalturade4m,pruebaquleocurrealmuellesilamasaes1kgysies2kg.Cundosecomprimems?
2FORMASDEENERGA
LaEnergapuedemanifestarsedediferentesmaneras:enformademovimiento(cintica),deposicin(potencial),decalor,deelectricidad,deradiacioneselectromagnticas,etc.Segnseaelproceso,laenergasedenomina:
Energatrmica Energaelctrica Energaradiante Energaqumica Energanuclear
2.1ENERGATRMICA
LaEnergatrmicasedebealmovimientodelaspartculasqueconstituyenlamateria.Uncuerpoabajatemperaturatendrmenosenergatrmicaqueotroqueestamayortemperatura.
Movimientodelaspartculasenlamateria Movimientodelaspartculasenlamateriaenestadoslido enestadogaseoso
Latransferenciadeenergatrmicadeuncuerpoaotrodebidoaunadiferenciadetemperaturasedenominacalor.
2.2ENERGAELCTRICA
LaEnergaelctricaescausadaporelmovimientodelascargaselctricasenelinteriordelosmaterialesconductores.Estaenergaproduce,fundamentalmente,3efectos:luminoso,trmicoymagntico.Ej.:Latransportadaporlacorrienteelctricaennuestrascasasyquesemanifiestaalencenderunabombilla.
2.3ENERGARADIANTE
LaEnergaradianteeslaqueposeenlasondaselectromagnticascomolaluzvisible,lasondasderadio,losrayosultravioleta(UV),losrayosinfrarrojo(IR),etc.Lacaractersticaprincipaldeestaenergaesquesepuedepropagarenelvaco,sinnecesidaddesoportematerialalguno.Ej.:LaenergaqueproporcionaelSolyquenosllegaalaTierraenformadeluzycalor.
2.4ENERGAQUMICA
LaEnergaqumicaeslaqueseproduceenlasreaccionesqumicas.Unapilaounabateraposeenestetipodeenerga.Ej.:Laqueposeeelcarbnyquesemanifiestaalquemarlo.
Combustindebutano
2.5.ENERGANUCLEAR
LaEnerganucleareslaenergaalmacenadaenelncleodelostomosyqueseliberaenlasreaccionesnuclearesdefisinydefusin.Ej.:Laenergadeluranio,quesemanifiestaenlosreactoresnucleares.
EnerganuclearcontroladaenunacentralEnerganuclearincontroladaenunaNuclear bombaatmica
2.5.1ENERGANUCLEARDEFISIN
LaFisinnuclearconsisteenlafragmentacindeunncleo"pesado"(conmuchosprotonesyneutrones)enotrosdosncleosde,aproximadamente,lamismamasa,almismotiempoqueseliberanvariosneutrones.Losneutronesquesedesprendenenlafisinpuedenromperotrosncleosydesencadenarnuevasfisionesenlasqueseliberanotrosneutronesquevuelvenarepetirelprocesoyassucesivamente,esteprocesosellamareaccinencadena.
2.5.2ENERGANUCLEARDEFUSIN
LaFusinnuclearconsisteenlaunindevariosncleos"ligeros"(conpocosprotonesyneutrones)paraformarotroms"pesado"yestable,congrandesprendimientodeenerga.Paraquelosncleosligerosseunan,hayquevencerlasfuerzasderepulsinquehayentreellos.Poreso,parainiciaresteprocesohayquesuministrarenerga(estosprocesossesuelenproduciratemperaturasmuyelevadas,demillonesdeC,comoenlasestrellas).
3.1TRANSFORMACIONESDELAENERGA
LaEnergaseencuentraenconstantetransformacin,pasandodeunasformasaotras.Laenergasiemprepasadeformasmstilesaformasmenostiles.Porejemplo,enunvolcnlaenergainternadelasrocasfundidaspuedetransformarseenenergatrmicaproduciendograncantidaddecalorlaspiedraslanzadasalaireylalavaenmovimientoposeenenergamecnicaseproducelacombustindemuchosmateriales,liberandoenergaqumicaetc.
VolcnEstrmboli
3.2PRINCIPIODECONSERVACINDELAENERGA
ElPrincipiodeconservacindelaenergaindicaquelaenerganosecreanisedestruyeslosetransformadeunasformasenotras.Enestastransformaciones,laenergatotalpermanececonstanteesdecir,laenergatotaleslamismaantesydespusdecadatransformacin.
Enelcasodelaenergamecnicasepuedeconcluirque,enausenciaderozamientosysinintervencindeningntrabajoexterno,lasumadelasenergascinticaypotencialpermanececonstante.EstefenmenoseconoceconelnombredePrincipiodeconservacindelaenergamecnica.
