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Energia potencial

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  • 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.

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