Energía

 Energía

INSTRUCCIONES: Antes de iniciar con el tema observa el siguiente video

ENERGÍA- TRABAJO

 

ENERGÍA

 

Cuando se levanta un cuerpo, éste adquiere la capacidad de realizar un trabajo al caer. Al oprimir un resorte, éste adquiere la capacidad de empujar y desplazar cuerpos. Al cargar una batería, ésta adquiere la capacidad de mover un motor que a su vez puede desplazar un automóvil. En todos estos casos, el cuerpo, el resorte y la batería, adquirieron algo que les permitió posteriormente realizar un trabajo. Ese “algo” que permite a los cuerpos realizar un trabajo recibe el nombre de energía.

 

De acuerdo con lo anterior, la energía se define como la capacidad de un cuerpo o sistema para realizar un trabajo.

La energía se mide en joules, al igual que el trabajo, en honor de James Prescott Joule (1818-1889), quien descubrió la relación entre el calor y la energía al afirmar que una cantidad de trabajo siempre produce una cantidad particular de calor, como si no fueran más que dos formas de una misma realidad.

 

 

La energía se muestra de muy distintas formas: calor, luz, sonido, electricidad, movimiento, energía nuclear, etc. También puede transformarse de un tipo de energía a otro; por ejemplo, en un foco, la energía eléctrica que recibe se transforma en energía calorífica y energía luminosa. 

 

La energía puede transferirse de un cuerpo a otro, como en el caso de una bola de billar en movimiento que golpea a otra en reposo, le transfiere su energía y provoca que se mueva y la bola que antes estaba en movimiento entra en reposo. 

En la actualidad se conocen más fuentes de energía que las conocidas en las épocas de físicos tan notables como Mayer, Joule y Helmholtz, quienes hicieron importantes contribuciones que hoy nos permiten comprender mejor el concepto de energía.

Los seres humanos obtenemos energía de los alimentos que consumimos. Esta energía se almacena, se transforma y, por último, se utiliza como combustible par llevar a cabo muchas funciones básicas de nuestro organismo.

Gracias a la energía, nuestros músculos tienen movimiento, los huesos se fortalecen y podemos realizar muchas actividades. Parte de esta energía se libera en forma de calor para así mantener la temperatura del cuerpo.

 

FORMAS DE ENERGÍA

 

 

TRABAJO

 

En Física, la palabra trabajo tiene un significado diferente y más preciso: se realiza trabajo siempre que una fuerza produzca movimiento. Cuando mayor sea la fuerza aplicada y más grande la distancia recorrida, mayor será el trabajo efectuado.

 

 

El trabajo mecánico o el trabajo realizado por una fuerza constante  sobre un cuerpo, se define como: Trabajo es igual a la fuerza multiplicada por la distancia

 

 

W= trabajo

F = magnitud de la Fuerza

d = magnitud del desplazamiento o dustancia

 

Esta definción se aplica cuando la fuerza y el desplazamiento tienen la misma dirección y el mismo sentido. Como lo vemos en la imagen

 

 

Si la fuerza se mide en newtons (N) y la magnitud del desplazamiento en metros (m), el trabajo se mide en joules (J), es decir: joule = (newton) (metro)

 

Un joule corresponde al trabajo que debe realizarse cuando la fuerza aplicada es de 1 newton y la magnitud del desplazamiento recorrido por el cuerpo es de un metro. En el sistema inglés, la unidad de trabajo es el pie-libra (ft-lb). La equivalencia de esta unidad con el joule es:

 

Se tiene otro caso en el que un cuerpo experimenta un desplazamiento    a lo largo de una línea recta mientras actúa sobre él una fuerza constante  que forma un ángulo q con  .

 

 

En este caso, el trabajo realizado por un agente que ejerce la fuerza constante es el producto de la magnitud de la componente de la fuerza en la dirección del desplazamiento y de la magnitud del desplazamiento, es decir: 

 

No se hace trabajo sobre un cuerpo si este no se mueve (d = 0). Por ejemplo, si una persona empuja una barda, ejerce una fuerza sobre ésta, pero no realiza trabajo porque la barda no se mueve.

 

También debe considerarse que el trabajo es cero si la fuerza y el desplazamiento forman un ángulo de 90°. Por ejemplo, el trabajo realizado por el peso de un escritorio, cuando se desplaza en forma horizontal es cero. 

 

 El trabajo es positivo si el ángulo  entre la fuerza y el desplazamiento es menor de 90°, y negativo si el ángulo es mayor de 90°, pero no mayor de 180°. El trabajo es una magnitud escalar que se obtiene de multiplicar dos vectores: fuerza y desplazamiento, por lo que el trabajo se define de manera general como un producto escalar de dos vectores, es decir: 

Cuando varias fuerzas actúan sobre un cuerpo, el trabajo hecho por cada una se calcula por separado, de manera que el trabajo total o neto es la suma algebraica de los trabajos de cada una de las fuerzas. El trabajo total también se calcula si primero se determina la fuerza neta o resultante sobre el cuerpo y luego se calcula el trabajo que efectuaría dicha fuerza. Los métodos para determinar el trabajo sobre un cuerpo son equivalentes y arrojan el mismo resultado.

 

 

 

 

 

Fuente

Gutiérrez Aranzeta Carlos, (2014), Física I, Tercera Edición, McGraw-Hill, pp.169-174