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ENERGÍA 1 ENERGÍA La energía es una cualidad de los cuerpos que permite que se puedan producir cambios en ellos mismos y en otros Formas de presentarse la energía: Energía química: la energía de los alimentos y de la gasolina Energía eléctrica: como la suministrada por la batería de un coche Energía de movimiento debida a la velocidad del móvil Energía de posición debida a la altura sobre el suelo en la que se encuentra el móvil Energía luminosa como aquella que radia una bombilla Otras (como la calorífica, eólica, térmica, atómica, ...) La energía se presenta en formas diversas y se puede transformar de una en otra La energía se conserva en los cambios, aunque se degrada al pasar de formas más útiles a menos útiles 2 Energía mecánica Energía cinética Energía potencial 3 ENERGÍA CINÉTICA Es la energía que posee un cuerpo en virtud de su estado en movimiento Todo cuerpo en movimiento tiene capacidad de realizar un trabajo, el cual se pone de manifiesto cuando el objeto se detiene bruscamente (estrellándose por ejemplo). Dicha energía se invierte en un trabajo de destrozo. Es directamente proporcional al producto de la masa del cuerpo por el cuadrado de su velocidad. Ec La bala tiene mucha energía cinética por salir con velocidad muy elevada 1m 2 v 2 El tren tiene mucha energía cinética por tener una gran masa 4 ENERGÍA POTENCIAL Es la energía que posee un cuerpo en virtud de su estado de reposo Esta energía es debida a la posición que ocupan los m2 cuerpos respecto al centro de la Tierra. Por eso se llama energía potencial gravitatoria h2 Ep = m g h Si m1 = m2 y h2 h1 h1 m1 Ep 2 Ep 1 Hay otras clases de energía potencial, como por ejemplo: - Un muelle estirado tiene energía almacenada, llamada energía potencial elástica, capaz de realizar un trabajo para recuperar su forma inicial - Un combustible, posee energía potencial química capaz de liberar calor - Un condensador cargado almacena energía potencial eléctrica capaz de encender una lámpara 5 TEOREMA DE LAS FUERZAS VIVAS Y v0 vf F x0 cuando el cuerpo experimenta un desplazamiento x es: F x Fx = m ax W = m ax x vf2 - v02 2 a x x El trabajo realizado por Fx x1 X W = Fx x cos 0 = Fx x vf2 - v02 1 m v2 1 m v2 Ec - Ec 0 f Wm 0 f 2 2 2 W = Ec El trabajo realizado por la fuerza resultante que actúa sobre un cuerpo se emplea en variar la energía cinética del mismo 6 TRABAJO Y ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA Se quiere elevar a v = cte un objeto de masa m situado sobre una mesa de altura y1 hasta una estantería de altura y2 Debemos realizar una fuerza hacia arriba igual al peso m g, desplazándolo una distancia y F x v = cte • m y2 P y1 El trabajo realizado por la fuerza será: Wf = F y = m g y = m g y2 - m g y1 Wf = Ep2 - Ep1 = Ep Como v = cte, el trabajo total será cero, luego el trabajo realizado por el peso del cuerpo será: Wp = - Wf = - Ep El trabajo realizado en elevar un cuerpo se emplea en aumentar su energía potencial gravitatoria. El trabajo realizado por el peso tiende a llevarlo al equilibrio y por tanto disminuye su energía potencial. 7 CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA Un objeto de masa m cae al vacío desde una m V0 = 0 =0 altura h . Calculamos la Ec y Ep en dos puntos 1 y 2 del recorrido En el punto 1 v1 Punto 1 h h1 Punto 2 h2 2 g (h - h1) 2 Ec 1 1 m v1 2 En el punto 2 Ec1 = m g (h - h1) Ep1 = m g h1 v2 2 g (h - h 2) Ec2 = m g (h - h2) 2 Ec 2 1 m v2 Ep2 = m g h2 2 Ec = Ec2 - Ec1 = m g (h1 - h2) Ep = Ep2 - Ep1 = m g (h2 - h1) Ec1 + Ep1 = Ec2 + Ep2 Si las únicas fuerzas que realizan trabajo sobre un cuerpo son conservativas (como el peso o la fuerza elástica), su energía mecánica se mantiene constante 8