¿Qué expresan el trabajo y energia?

trabajo y energia

El trabajo y energia es un mensaje que suele esgrimir mucho en la vida cotidiana. Aunque a menudo se usa de modo ambigua, tiene un significado físico muy determinado.

La energía es una mesura de la capacidad de algo para causar trabajo. No es una fondo material, y puede almacenarse y calcularse de muchas maneras.

Aunque solemos atender a los individuos hablar del consumo de energía, esta nunca se devasta realmente: tan solo se transfiere de una forma a otra, y realiza un trabajo en el proceso. Algunas maneras de energía son menos ventajosos para nosotros que otras. Es mejor hablar del consumo o la extracción de recursos energéticos que hablar del consumo de sólo energía.

  • Una bala que se desliza a gran velocidad tiene agrupada una cuantía medible de energía, acreditada como energía cinética. La bala adquiere esta energía por el trabajo que formó sobre ella una carga de pólvora que a su vez perdió algún tipo de energía potencial química en la causa.
  • Una taza de café caliente tiene una cuantía medible de energía térmica, que logró por el trabajo que realizó sobre ella un horno de microondas, que a su vez tomó la energía de la red eléctrica.

En la experiencia, eternamente que se realice un trabajo para cambiar energía de una forma a otra, hay alguna pérdida en otras formas de energía, como el calor o el sonido. Por ejemplo, un foco habitual es competente de cambiar energía eléctrica en luz visible con poco porcentaje de eficiencia, mientras que un ser humano necesita un mayor porcentaje de eficiencia para convertir en trabajo la energía química que extirpa de los alimentos que consume.

¿Cómo medimos el trabajo y energia?

En la física, la unidad tipo para medir el trabajo y energia ejecutado es el joule, que se denota por el símbolo J. En mecánica, 1 j es la energía que se traslada cuando se aplica una fuerza de 1 newton en un objeto y lo traslada una distancia de 1 metro.

Otra unidad de energía es la kilocaloría. La cantidad de energía que coge un alimento empaquetado generalmente está dada en calorías. Por ejemplo, una barra común de chocolate de 60 gramos tiene alrededor de 280 kilocalorías de energía. Una kilocaloría es la cantidad de energía que se requiere para elevar en 1 grado celsius la temperatura de 1 kg de agua. 

Un chocolate tiene 1.17 millones de joules o 1.17 MJ de energía almacenada.

¿Por cuánto tiempo debo empujar una caja pesada para quemar una barra de chocolate?

Presumamos que nos creemos culpables por comer una barra de chocolate; deseamos averiguar cuánto ejercicio hay que realizar para compensar esas 280 kilocalorías extras. Pensemos una forma de ejercicio simple: empujar una caja pesada en una habitación.

¿Qué sucede cuando se sostiene un peso?

Una confusión habitual que tiene la gente sobre el noción de trabajo surge de pensar en sostener una pesa sobre la cabeza, en contra de la fuerza de gravedad. No quedamos moviendo la pesa ningún trayecto, así que no estamos ejecutando trabajo sobre ella. También se puede lograr al poner la pesa sobre una mesa; es claro que la mesa no ejecuta ningún trabajo para mantener la pesa en su posición. Pero, conocemos que la tarea cansa.

Consecuencia que lo que verdaderamente ocurre es que nuestros cuerpos están creando trabajo sobre nuestros músculos para alcanzar la tensión necesaria para conservar la pesa levantada. El cuerpo hace esto enviando una cascada de impulsos nerviosos a cada músculo. Cada impulso incita que el músculo se contraiga y relaje momentáneamente. Todo esto sucede tan rápido que logra que apenas notemos una pequeña contracción nerviosa al principio; pero, eventualmente agotaremos la energía química que hay en el músculo y no lograremos sostener la posición; en aquel tono iniciaremos a temblar y en algún punto corresponderemos descansar.

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¿Qué es la energia cinetica?

energia cinetica

La energia cinetica es la que conserva un cuerpo gracias a su movimiento. Es determinada en física como el trabajo citado para que un cuerpo acelere y pase de reposo a una velocidad específica. Cuando el cuerpo logra esta energía, se conserva a menos que su velocidad cambie. Para que el cuerpo vuelva al estado de reposo es obligatorio un trabajo negativo con la igual magnitud que la energía cinética para frenarlo.

¿Como funciona la energía cinética?

Cuando un cuerpo se halla en movimiento es porque posee energía cinética. Si este choca con otro objeto puede transferirle dicha energía, por esta conocimiento el segundo objeto también se moverá. Para que un cuerpo adquiera la energía de movimiento o cinética, se debe aplicar un trabajo o fuerza sobre él.

Mientras mayor sea el tiempo en que actúe la fuerza, la velocidad que alcance el objeto en movimiento y su energía cinética será mayor. La masa asimismo tiene relación con la energía de movimiento. Mientras más masa tenga el cuerpo, la energía cinética acrecienta. Se puede convertir en calor simplemente o en otras clases de energía.

Características de la energía cinética

Las características de la energía cinética son:

  • Es una de las expresiones de la energía.
  • Es transferible de un cuerpo a otro.
  • Se puede transformar en otras variedades de energía; por ejemplo, en energía calorífica.
  • Hay que aplicar fuerza para iniciar el movimiento.
  • Pende de la velocidad y la masa del cuerpo.
  • Relación de la energía cinética con la energía potencial

La suma de la energia cinetica con la energía potencial resulta en energía mecánica (energía que depende la posición de los cuerpos con su movimiento). La energia cinetica, como ya se ha citado, se refiere al movimiento; mientras que la potencial se cuenta a la cantidad de energía almacenada adentro del cuerpo en reposo.

De modo que la energía potencial dependerá de la posición que tenga el cosa o el sistema con respecto al campo de fuerzas que está a su entorno. La energía cinética obedece de los movimientos que el objeto emprenda.

Ejemplos de energía cinética

Para entender cómo se genera y opera la energía cinética mencionaremos algunos ejemplos:

Lanzar una pelota al aire: Para arrojar una pelota es obligatorio imprimir fuerza sobre ella. Cuando lo formamos, esta adquiere energía cinética. Para atajar será necesario que otra persona, al atajarla, compense con un adeudo de similar magnitud.

El movimiento de un vagón en una montaña rusa: Este es uno de los ejemplos más antiguos sobre movimiento. El vagón que está en la cima conserva energía potencia (de reserva). A orden que empieza a caer, la masa y la velocidad le preparen energía cinética creciente. La energía acrecentará si el vagón está lleno, ya que la masa será mayor.

Derribar un cuerpo al suelo: Si se corre hacia una cosa chocando con él, la energía de movimiento que se gana al correr vence la inercia del cuerpo y este es derribado. Al caer los dos cuerpos, suman la energía cinética conjunta y será el suelo quien detenga el movimiento últimamente.

Represa de agua: El empiece de la energía hidráulica armoniza energías tanto potencial como cinética; una represa coge grandes volúmenes de agua (energía potencial) hasta el instante en que la liberamos, emprende a correr (energía cinética) y hace girar una turbina hidráulica para que esta nos admita generar electricidad.

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¿Cuales son los niveles de energia?

niveles de energia

.Un sistema o partícula de la mecánica cuántica que está ligado, es decir, confinado espacialmente. Solo puede tomar ciertos valores discretos de energía, citados niveles de energia.

Esto contrasta con las partículas clásicas, que logran tener cualquier cantidad de energía. El vocablo se usa usualmente para los niveles de energía de los electrones en átomos, iones o moléculas, que existen unidos por el campo eléctrico del núcleo. Asimismo pueden referirse a niveles de energia de núcleos o vibraciones o niveles de energía rotacional en moléculas. Se dice que el espectro de energía de un sistema con niveles de energia tan discretos está medido.

En química y física atómica

En química y física atómica, una capa de electrones, o nivel de energía primordial, puede reflexionar como la órbita de uno o más electrones cerca del núcleo de un átomo.

Las capas del nucleo tienen el siguiente nombre:

  • La capa más cercana al núcleo se llama » 1 capa» (también llamada «capa K»)
  • La segunda » 2 capa» (o «capa L»)
  • Despues la » 3 capa» (o «capa M»).

Las capas se pertenecen con los principales números cuánticos (n=1,2,3,4) o están etiquetados alfabéticamente con letras traídas en la notación de rayos X (K, L, M, N…).

Cada capa puede sujetar solo un número fijo de electrones: la primera capa puede sujetar hasta dos electrones, la segunda capa puede sujetar hasta ocho (2+6) electrones, la tercera capa puede contener hasta 18 (2+6+10) etc. La fórmula general es que la capa n-esima puede, en primicia, contener hasta 2 (n 2) electrones.

Dado que los electrones son atraídos eléctricamente al núcleo, los electrones de un átomo generalmente ocuparán las capas externas solo si las capas más internas ya se han llenado por perfecto con otros electrones. Sin embargo, este no es una exigencia estricto: los átomos pueden tener dos o incluso tres capas externas incompletas. Para obtener una ilustración de por qué existen electrones en estas capas, consulte la configuración de electrones.

La energía potencial se instaura en cero a una distancia infinita del núcleo o molécula atómica, la convención habitual. Los estados de electrones atados tienen energía potencial negativa.

Niveles de energia de un átomo, ión o molécula

Un átomo, ión o molécula se halla en el nivel de energía más bajo posible, se dice que él y sus electrones están en el estado esencial. Si se está en un nivel de energía más alto, se dice que ser excitado, o cualquier electrones que poseen mayor energía que el estado esencial son excitados.

Si más de un estado de la mecánica cuántica tiene la misma energía, los niveles de energía están «degenerados». Luego se designan niveles de energía degenerados.

Los niveles de energia medidos resultan de la conducta ondulatorio de las partículas, lo que da una relación entre la energía de una partícula y su longitud de onda.

Para una partícula confinada, como un electrón en un átomo, los puestos de onda que tienen energías bien determinadas tienen la forma de una onda estacionaria. Los estados que tienen energías bien definidas se nombran estados estacionarios porque son los estados que no cambian en el tiempo.

De modo informal, estos estados incumben a un número entero de longitudes de onda de la función de onda lo largo de una ruta cerrada (una ruta que termina donde comenzó). Es igual que una órbita circular cerca de un átomo, donde el número de longitudes de onda da el tipo de orbital atómico (0 para orbitales s, 1 para orbitales p, etc.).

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¿Que es campo magnetico?

que es campo magnetico

¿Que es campo magnetico? Un campo magnético es una pensamiento que aplicamos como herramienta para describir cómo se comercializa una fuerza magnética en el espacio alrededor y dentro de algo magnético. 

La mayoría de nosotros estamos familiarizados con cosas magnéticos cotidianos y examinamos que pueden existir fuerzas entre ellos. Alcanzamos que los imanes tienen dos polos y que pendiendo de su orientación se atraen (polos opuestos) o se repelen (polos iguales), y estar al corriente que existe una región alrededor de ellos donde esto sucede. El campo magnético describe esta región.

Típicamente figuramos el campo magnético de dos maneras diferentes 

  1. Describimos matemáticamente el campo magnético como un campo vectorial. Podemos representar claramente este campo como un acumulado de vectores dibujados en una cuadrícula. Cada vector apunta en la dirección en la que lo haría una brújula y su magnitud depende de la fuerza magnética. 

Arreglar muchas brújulas en un patrón de cuadrícula y poner este patrón en un campo magnético ilustra esta técnica. La excelente diferencia en este caso es que una brújula no muestra la intensidad del campo.

  1. Una forma disyuntiva para figurar la información contenida en un campo vectorial es por medio de las lineas de campo. En esta figura, prescindimos la cuadrícula y conectamos los vectores con líneas suaves. Podemos dibujar tantas líneas como queramos.

¿Que es campo magnetico? Propiedades útiles

  • Las líneas de campo magnético nunca se cruzan.

 

  • Las líneas de campo magnético (que es campo magnetico) se acumulan de forma natural en las regiones donde el campo es más intenso. Esto figura que la densidad de líneas de campo indica la intensidad del mismo.

 

  • Las líneas de campo magnético no inician ni terminan en algún lugar, siempre forman curvas cerradas y prolongan dentro de un material magnético.

 

  • Necesitamos una forma de indicar la dirección del campo. Para esto, a menudo trazamos flechas sobre las líneas, aunque a veces no lo hacemos. En estos casos, correspondemos indicar la dirección de alguna otra forma. Por conocimientos reales, la convención es etiquetar una región como «norte» y otra como «sur» y trazar solo las líneas que van de uno a otro «polo», así como suponer que las líneas van de norte a sur. Prácticamente colocamos las etiquetas «N» y «S» en los extremos de una fuente de campo magnético, aunque, ajustadamente hablando, esto es arbitrario y no hay nada especial sobre estas regiones. 

 

  • En el mundo real, logramos visualizar las líneas de campo de forma natural. Comúnmente lo hacemos con limadura de hierroesparcida junto de una superficie cercana a algo magnético. Cada partícula de la limadura se tolera como un pequeño imán con un polo norte y un polo sur. Las partículas de limadura naturalmente se apartan unas de otras porque los polos similares se repelen. El efecto es un patrón parecido a las líneas de campo. Mientras que el patrón corriente siempre será el mismo, la posición exacta y la densidad de las líneas de limadura penden de cómo caigan sus partículas, su dimensión y sus propiedades magnéticas.
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¿Que es la energia interna?

energia interna

En el campo de la termodinámica se piensan una cuantía de aspectos que permiten entender el estado de los sistemas y las transformaciones que en ellos suceden, uno de esos aspectos es la energia interna.

Este tipo de energia está afín con el movimiento aleatorio y desordenado de las partículas y tiene grande que ver con la energia cinetica y potencial de un cuerpo.

Para ayudarte a entender mejor hemos dispuesto este artículo en este tipo de energía, qué es, cómo se representa, cuáles son sus tipos, cómo se estudia desde la termodinámica y cómo puede deducir la variación total de la energia de un sistema.

Qué es la energia interna

La energía interna de un sistema se iguala como la energía relativa al movimiento aleatorio y desordenado de las moléculas.

Esta energía en un sistema incluye energía potencial y cinética. Esto diferencia con la energía externa, que es una función de la muestra con respecto al entorno exterior.

Este tipo de energía incluye energía a escala microscópica. Es la suma de todas las energías microscópicas tales como: energía cinética de traslación, energía cinética vibracional y rotacional, energía potencial de fuerzas intermoleculares.

El símbolo de la energía interna es U.

Las revelaciones sobre esta energía se atribuyen a James Joule quien aprendió la relación entre calor, trabajo y temperatura. Observó que si hacía trabajo mecánico con un fluido, como el agua, agitando el fluido, su temperatura agrandaba. Propuso que el trabajo mecánico que estaba formando en el sistema se convirtiera en energía térmica.

Concretamente, descubrió que se necesitaban 4185.5 julios de energía para realzar la temperatura de un kilogramo de agua en un grado centígrado.

Características de la energía interna

Las primordiales características que permiten alcanzar el estudio de esta energía son las que a continuidad describimos.

En principio, es una propiedad extensiva, esto quiere decir que obedece del tamaño del sistema o de la cantidad de sustancia.

Además, es propiedad del estado y su cambio no acata del camino por el cual se alcanza el estado final.

De la misma forma, poseemos que no habrá ningún cambio en la energía interna en el proceso cíclico, la energía interna del gas ideal es una función de la temperatura únicamente.

Asimismo, esta obedece de la cantidad de la sustancia, su temperatura, naturaleza química, presión y volumen.

Así, esta energía no contiene la energía debida al movimiento o la ubicación de un sistema en su conjunto. Es decir, excluye cualquier energía cinética o potencial que el cuerpo pueda tener formal a su movimiento o ubicación en campos externos gravitacionales, electrostáticos o electromagnéticos.

Sin embargo, contiene la contribución de campo a la energía íntegro al acoplamiento de los grados internos de libertad del objeto con el campo. En tal caso, el campo se incluye en el cuadro termodinámica del objeto en forma de un parámetro externo adicional.

Energía interna y trabaj0

  • La energía que ingresa al sistema es +, lo que figura que el calor se absorbe, Q> 0. El trabajo se realiza así en el sistema, W > 0.
  • La energía que sale del sistema es -, lo que figura que el sistema emite calor, Q<0 y el sistema realiza el trabajo, W < 0.
  • Dado que Sistema aislado = 0, ΔUsistema = -Usistemas y la energía se conserva.

Energía interna y termodinámica

En termodinámica pocas veces es necesario o posible, reflexionar todas las energías que pertenecen a la energía intrínseca total de un sistema de muestra, como la energía dada por la paridad de masa.

Normalmente, las representaciones solo incluyen unidades relevantes para el sistema en estudio. De hecho, en la mayoría de los sistemas bajo consideración, fundamentalmente a través de la termodinámica, es inadmisible calcular la energía interna total. Por lo tanto, se puede elegir un punto de referencia nulo conveniente para la energía interna.

A cualquier temperatura + que cero absoluto, la energía potencial microscópica y la energía cinética se mudan firmemente entre sí, pero la suma persiste constante en un sistema aislado. En la imagen clásica de la termodinámica, la energía cinética se desvanece a temperatura cero y la energía interna es puramente energía potencial.

Sin embargo, la mecánica cuántica ha señalado que incluso a temperatura cero, las partículas conservan una energía residual de movimiento, la energía del punto cero.

Un sistema en cero absoluto está puramente en su estado fundamental cuántico-mecánico, el estado de energía más bajo utilizable. En el cero absoluto, un sistema de composición dada ha tocado su entropía mínima alcanzable.

Fórmula de energia interna

La fórmula para computar la variación total de energía interna es:

ΔU = Q + W

Las variables representan:

Q:Calor

W:Trabajo

Es decir, que es igual a la suma de las cuantías de energía notificadas al sistema en forma de calor (Q) y de trabajo (W).

Aunque el calor transmitido pende del proceso, la variación de energía interna no depende de ello, sino solamente del estado inicial y final, por lo tanto se expone como una función de estado.

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¿Qué es la energia termica?

energia termica

La energia termica es la energía incluida dentro de un sistema y que es garante de su temperatura. La energía térmica siempre se ha relacionado con el calor y, de hecho, el calor es el flujo de esa energía térmica.

Este tipo de energía es la más vieja que utilizamos y una de las más significativos, no solo para la producción de electricidad, sino en general. De hecho, hay una rama de la física, la termodinámica, que aprende cómo se transfiere el calor entre sistemas y el trabajo que se ejecuta en el proceso.

Se trata de una energía fascinante y esencial, que te exponemos con detalle.

La energía térmica y la generación de electricidad

Una de las primordiales aplicaciones de la energía térmica en el día a día es la generación de electricidad a partir del calor. De hecho, ha sido y es una de las primordiales maneras de hacerlo.

El calor es una manera de energía que puede ser transformada en electricidad de múltiples formas. Las principales son:

  • Quemando combustibles fósiles, como carbón o petróleo. Esta ha sido nuestra forma usual de uso, pero todos sabemos los grandes inconvenientes que posee este medio. No solo podemos quemar combustibles fósiles, también restos orgánicos, como biomasa.
  • A partir del calor de la tierra, como en el caso de la energía geotérmica.
  • A partir del calor del sol, que se reúne en colectores, como en el caso de la energía termosolar.
  • Con reacciones nucleares. Ajustadamente conversando, la energía nuclear es también energía termal a partir de un combustible. En este caso, el uranio, que al romper sus átomos (fisión) desglosa una enorme cantidad de energía.

 Cómo se crea electricidad de la energia termica

La forma primordial es mediante un elemento de turbina y generador.

Hay varios tipos de turbina, como la de vapor convencional. En este caso, se quema el combustible y la energía térmica se utiliza para generar vapor a alta presión. Cuando ese vapor se propaga, hace girar a una turbina conectada a un generador. En este sistema, la energía térmica se cambia en cinética, es decir, la energía del movimiento. Ese movimiento, a través de la turbina que induce y que se conecta al generador, se convierte en electricidad.

En otros casos, se usan turbinas de gas, como por ejemplo las de ciclo abierto. Con este sistema, pasamos aire a través de un compresor, que se combina con gas en una cámara de combustión. Esa ignición hace que los gases se expandan y muevan la turbina conectada al generador.

También están las turbinas de ciclo combinado. En ellas se usan los dos procedimientos primeros. Se logra mover la turbina claramente con la combustión y el calor sobrante se reconduce para calentar agua, generar vapor y valer también como en el primer tipo de turbina.

Como puedes ver, hemos sacado un formidable rendimiento a la energía térmica para producir electricidad, pero no solo para eso.

La energia termica y el planeta

De hecho, es lo que lo ha movido textualmente desde que concebimos los motores de combustión. Y es que la energía térmica es tan significativa que podemos decir que es lo que ha permitido que adelantemos hasta donde estamos.

Desde las antiguas locomotoras de vapor, alimentadas manualmente con paletadas de carbón, hasta los aviones más actuales que nos llevan al otro lado del mundo en unas horas, la energía térmica ha estado en todos los avances.

De hecho, cada vez que te has ajustado en uno de esos aviones, se ha usado un aparato de propulsión que marcha de manera casi idéntica a esas turbinas de ciclo abierto que te hemos explicado antes.

El futuro de la energía térmica

La energía térmica es tan meritoria que no nos va a dejar, pero es importante que cambiemos el modelo de uso. No podemos seguir creándola a costa de crear un efecto invernadero con los motores de nuestros coches o las emisiones de las plantas de combustible fósil.

El futuro de la térmica es renovable. De hecho, algunas decisiones están usando más ampliamente la energía térmica renovable para la calefacción de hogares.

En Estados Unidos, la están utilizando mediante instalaciones GHP. El sistema básico es sencillo, agua acumulada en tuberías subterráneas que suministran de calor a los edificios en invierno, así como de refrigeración en verano.

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¿Que es la energia potencial?

energia potencial

A contraste de la energía cinética, donde se examina el movimiento de un cuerpo con una velocidad específica, ahora aprenderemos el cambio de posición que logra sufrir el cuerpo por la acción de una fuerza, dando origen a la energia potencial, la cual se imagina como gravitacional o elástica en la mecánica clásica.

La fórmula que traeremos, será la siguiente:

Ep=m*g*h

Dónde:

M (kg) = masa

g (9.8 m/s²)= valor de la gravedad

h (m)= altura

Ep (Joules)= Energía Potencial Gravitacional

Ejercicios Resueltos

Ejercicio 1

Calcular la energía potencial comprendida en una cascada de agua de 40 m de altura pensando que la cantidad de masa en movimiento es de 80 000 kg.

Solución:

Contamos con los dos datos más significativos, la altura y la masa. Entonces:

h = 40 m

m = 80 000 kg

Hoy vamos a computar la energía potencial que está comprendida en la cascada. Para ello vamos a suplantar los datos claramente en la ecuación de la energía potencial gravitacional ya que no se hace referencia en lo manifestado a componente elástico alguno.

Ep=m*g*h=(80.000kg)(9,8m/s^2)(40m)=31,36*10¨6 J

Respuesta:

Por lo que la energía potencial gravitacional acumulada en la cascada es de 31,360,000 J, que lo logramos escribir igualmente como:

Ep=31,360,000 J=31,36*10¨6 J

Ejercicio 2 energía potencial

Calcular la energía potencial comprendida en una cascada de agua de 50 m de altura pensando que la cantidad de masa en movimiento es de 100.000 kg.

Solución:

Contamos con los dos datos más significativos, la altura y la masa. Entonces:

h = 50 m

m = 100.000 kg

Hoy vamos a computar la energía potencial que está comprendida en la cascada. Para ello vamos a suplantar los datos claramente en la ecuación de la energía potencial gravitacional ya que no se hace referencia en lo manifestado a componente elástico alguno.

Ep=m*g*h=(100.000kg)(9,8m/s^2)(50m)=49,00*10¨6 J

Respuesta:

Por lo que la energía potencial gravitacional acumulada en la cascada es de 49,000,000 J, que lo logramos escribir igualmente como:

Ep=49,000,000 J=49,00*10¨6 J

Ejercicio 3 energia potencial

Calcular la energía potencial comprendida en una cascada de agua de 60 m de altura pensando que la cantidad de masa en movimiento es de 110.000 kg.

Solución:

Contamos con los dos datos más significativos, la altura y la masa. Entonces:

h = 60 m

m = 110.000 kg

Hoy vamos a computar la energia potencial que está comprendida en la cascada. Para ello vamos a suplantar los datos claramente en la ecuación de la energía potencial gravitacional ya que no se hace referencia en lo manifestado a componente elástico alguno.

Ep=m*g*h=(110.000kg)(9,8m/s^2)(60m)=64,68*10¨6 J

Respuesta:

Por lo que la energía potencial gravitacional acumulada en la cascada es de 64,680,000 J, que lo logramos escribir igualmente como:

Ep=64,680,000 J=64,68*10¨6 J

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¿Que es la energia mecanica?

energia mecanica

La energia mecanica de un cuerpo es la capacidad que posee de ejecutar un trabajo mecánico, es decir, de causar un movimiento. En este apartado marchamos a aprender:

Energia Mecanica

La rama de la física que estudia y examina el movimiento y reposo de los cuerpos, y su maniobra en el tiempo, bajo la acción de fuerzas se designa energia mecanica. En un cuerpo existen primordialmente dos tipos de energía que logran intervenir en su etapa de reposo o movimiento: la energía cinética y la potencial.

Mencionamos energía mecánica de un cuerpo a la suma de la energía cinética Ec más la potencial Ep.

Em=Ec+Ep

Es revelador marcar que la energía potencial, de modo general, cuenta con diferentes contribuciones. En este tema nos concentraremos en la energía potencial gravitatoria y la energía potencial elástica.

Ep=Epg+Epe

Principio de Conservación de la Energía Mecánica

La energía mecánica de un cuerpo se conserva constante cuando todas las fuerzas que proceden sobre él son conservativas.

Es posible que en numerosas momentos hayas escuchado decir que «la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma». En contexto, tal afirmación es uno de los principios más importantes de la Física y se denomina Principio de Conservación de la Energía. Vamos a particularizarlo para el caso de la energía mecánica.

Para juzgar mejor este concepto vamos a instruir con un ejemplo. Supone una pelota colgada del techo que cae. Según el principio de conservación de la energía mecánica, la energía mecánica de la bola es siempre la misma y por tanto durante todo el proceso dicha energía persistirá constante, tan solo cambiarán las aportaciones de los diferentes tipos de energía que conforman la energía mecánica.

Antes de caer, la energía mecánica de la bola está desarrollada exclusivamente por energía potencial gravitatoria. Al caer y lograr una velocidad, la energía potencial gravitatoria se cambia en energía cinética, dejando constante la energía mecánica. Por último, al impactar contra el muelle, lo inicia a comprimir, provocando que la energía mecánica se acomode de energía cinética, energía potencial gravitatoria y energía potencial elástica.

Comprobación del Principio de Conservación de la Energía Mecánica

Para evidenciar el principio de conservación de la energía mecánica inferimos de la siguiente manera:

  • El teorema de la energía cinética instaura que la variación de energía cinética ΔEc entre dos puntos (la cual se convierte en una variación de su velocidad) que sufre un cuerpo es igual al compromiso realizado por la fuerza consecuencia que actúa sobre el cuerpo entre los puntos inicial y final. Esto se efectúa tanto si las fuerzas son conservativas o no.

W= ΔEc

  • Por otro lado, en el caso de fuerzas conservativas, dicha labor coincide con la variación de energía potencial transformada de signo.

W=- ΔEp

  • De lo anterior, y teniendo en cuenta que en ambos casos nos contamos al mismo trabajo, podemos escribir:

ΔEc=-ΔEp+ΔEc+ΔEp=0

ΔEm=0

  • Por tanto la energía mecánica no cambia, persiste constante

 

Principio de Conservación de la Energía con Fuerzas no Conservativas

En el caso general de que en nuestro sistema surjan fuerzas no conservativas, la energía mecánica no se conserva. Existen dos cargas para el trabajo total Wt:

  • Fuerzas conservativas Wc
  • Fuerzas no conservativas Wnc

Por tanto:

Wt=Wc+Wnc

Si sobre un cuerpo actúan fuerzas conservativas y no conservativas, la variación de energía mecánica concuerda con el trabajo realizado por las fuerzas no conservativas

Wnc=ΔEm

La fuerza de rozamiento es un modelo de fuerza no conservativa. Siente el caso sencillo en que lanzas una canica deslizándose por el suelo a cierta velocidad. Al cabo de un tiempo, esta terminará por pararse. La energía mecánica de la canica está desarrollada únicamente por su energía cinética. Presumiendo la fricción con el aire despreciable, la fuerza de rozamiento, disiparía, va a ser la comprometida de que nuestra canica vaya, poco a poco, perdiendo su energía mecánica.

Ejercicio de energia mecanica

Arrojamos una bola de 2 kg de peso en línea recta a una velocidad de 4 m/s girando por el suelo. Sabiendo que recorre 20 m antes de inmovilizarse y presumiendo que la fricción con el aire es nula, computa el valor de la fuerza de rozamiento con el suelo.

Procedimiento

Datos

Masa del cuerpo (m)=2kg

Velocidad del cuerpo (v)=4m/s

Desplazamiento (r)=20m

Resolución

ΔEm=ΔEc=Ecf-Eci=-1/2*m*vi2=-1/2*2*4^2=-16J

ΔEm=Wnc=Fnc*Δr= Fnc*Δr*cos(π)

Fnc=(-16)/20=0.8 N

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¿Qué es la potencia en física?

que-es-la-potencia-en-fisica

La potencia en física es un trabajo efectuado en una unidad de tiempo definida. Mejor dicho, es la proporción de trabajo por unidad de tiempo que cualquier objeto o sistema.

La potencia se mide en watts (W), unidad que rinde homenaje al creador escocés James Watt y equivale a un julio (J) de trabajo llevado a cabo por segundo (s).

La destreza para entender y medir lo qué es potencia en física con exactitud ha sido un componente determinante en el desarrollo de los primeros motores a vapor, artefacto sobre el cual se sostuvo la Revolución Industrial. En nuestros propios días, sin embargo, frecuenta estar vinculada a la electricidad y a otro tipo de recursos energéticos modernos, puesto que además puede nombrar la proporción de energía transmitida.

Tipos de potencia

Hay los próximos tipos de potencia:

  • Potencia mecánica. Aquella que se deriva de la aplicación de una fuerza sobre un sólido duro, o bien un sólido deformable.
  • Potencia eléctrica. En vez de trabajo, tiene relación con la proporción de energía transmitida por unidad de tiempo en un sistema o circuito.
  • Potencia calorífica. Tiene relación con la proporción de calor que un cuerpo humano libera al medio ambiente por unidad de tiempo.
  • Potencia sonora. Se entiende como la proporción de energía que una onda sonora lleva por unidad de tiempo por medio de una área definida.

Fórmulas de potencia

La potencia de una maquinaria nos sugiere si va a poder hacer un trabajo. La potencia se calcula, en general, según la fórmula siguiente:

P = ΔE/ Δt

ΔE representa el cambio de energía o la alteración de trabajo.

Δt representa la época medido en segundos.

No obstante, cada tipo de potencia se expresa por medio de su propia formulación, ejemplificando:

  • Potencia mecánica. P(t) = F.v, cuando existe rotación del sólido y las fuerzas aplicadas alteran su rapidez angular, se aplicara la fórmula P(t) = F.v + M.ω. F y M van a ser la fuerza resultante y el instante resultante, respectivamente; en lo que V y ω van a ser la rapidez del punto en base al calculó de la resultante y la rapidez angular.
  • Potencia eléctrica. P(t) = I(t). V(t). I es la corriente circulando, medida en amperios y V la caída de voltaje medida en voltios. En caso de que se intente una resistencia en vez de un conductor de electricidad, la fórmula a ocupar va a ser P = I2R = V2/R, donde R es la resistencia que tendra el material, expresada en ohmios.
  • Potencia calorífica. P = E/t, donde E es la energía calórica concedida, medida en julios (J). Vea que esto no repercute con los grados de calor.
  • Potencia sonora. PS = ʃIs dS, donde Is es la magnitud sonora y dS el factor alcanzado por la onda.

Ejemplos de qué es potencia en física

1. Potencia en física para desplazar una masa

Queremos subir 100 kilogramo de materiales de creación al séptimo piso de un inmueble en creación, o sea, a unos 20 metros del suelo. Queremos realizarlo utilizando una grúa y en 4 segundos de tiempo, de esta forma que debemos consultar la potencia elemental de la misma.

Para usar la fórmula P = w/t, debemos calcular el trabajo llevado a cabo por la grúa primero.

Para ello usamos la fórmula W = F. d. cos a = 200 x 9,8 x 40 x 1 = 78400 N. 

2. Potencia que disipa una resistencia

Debemos calcular la proporción de potencia que disipa una resistencia eléctrica de 10 ohmios, una vez que la atravesamos con una corriente de 10 amperios. Aplicamos en esta situación la fórmula P = R x I2, de la siguiente forma: P = 10 x 102, lo que arroja como consecuencia una potencia disipada de 1000 watts.

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Tipos de energía

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Tipos de energía. La energía es importante en el desarrollo humano. El ser humano necesita la energía para sobrevivir. ¿por qué tiene tanta importancia?

La energía es la función de los cuerpos para hacer un trabajo y crear cambios en los otros cuerpos. A partir de la energía se hacen funcionar las cosas.

La unidad de medida que usamos para cuantificar la energía es el joule (J), en honor al físico inglés James Prescott Joule.

La energía se muestra de diferentes posibilidades, recibiendo de esta forma diferentes denominaciones según las ocupaciones y los cambios que puede ocasionar.

Tipos de Energía – Energía mecánica

La energía mecánica es aquella relacionada tanto con la postura como con el desplazamiento de los cuerpos y, por consiguiente, implica a las diversas energías que tiene un objetivo en desplazamiento, como son la energía cinética y la potencial. Su fórmula es:

Em =Ep+Ec

Donde:

Em es la energía mecánica.

Ep la energía potencial.

Ec la energía cinética.

La energía potencial se refiere a la postura que ocupa una masa en el espacio. Su fórmula es:

Ep=m•g•h

Donde:

m es la masa (kg), gramo la gravedad de la Tierra (9,81 m/s^2 ), h es la elevación (m) y Ep la energía potencial (J=Kg•m^2 /s^2 ).

La energía cinética por su lado se declara una vez que los cuerpos se mueven y está vinculada a la rapidez. Se calcula con la fórmula:

Ec= ½ m*v^2

Donde:

m es la masa (Kg), v la rapidez (m/s) y Ec la energía cinética (J=Kg•m^2 /s^2 )

Tipos de Energía – Energía interna

La energía interna se muestra desde la temperatura. Cuanto más caliente se encuentre un cuerpo humano, más energía interna va a tener.

Tipos de Energía – Energía eléctrica

Una vez que 2 aspectos poseen una diferencia de potencial y se conectan por medio de un conductor eléctrico se crea lo cual conocemos como energía eléctrica, relacionada con la corriente eléctrica.

Energía térmica

Se asocia con la proporción de energía que pasa de un cuerpo humano caliente a otro más gélido manifestándose por medio del calor.

Energía electromagnética

Esta energía se atribuye a la existencia de un campo electromagnético, creado desde el desplazamiento de partículas eléctricas y magnéticas moviéndose y oscilando a la vez. Son lo cual conocemos como ondas electromagnéticas, que se propagan por medio del espacio y se trasladan a la rapidez de la luz.

El Sol es una ejemplificación de ondas electromagnéticas que tienen la posibilidad de expresar como luz, radiación infrarroja y además ondas de radio.,

Energía química

La energía química se muestra en determinadas actitudes químicas en las que están formados o rompen enlaces químicos. El carbón, el gas natural o el desempeño de las baterías son ciertos ejemplos del uso de esta energía.

La energía nuclear

La energía nuclear es la que se produce al interactuar los átomos entre sí. Puede liberarse por medio de su rotura, lo cual se sabe cómo fisión, o de su alianza, lo cual se llama fusión.

Tipos de Energía – Características de la energía

La energía tiene 4 características primordiales:

  • Se transforma. La energía no se crea, sino que se transforma y es a lo largo de esta transformación una vez que se expresan las diversas maneras de energía.
  • Preserva. Finalmente de cualquier proceso de transformación energética jamás puede haber más o menos energía que la que había al inicio, constantemente se preserva. La energía no se deshace.
  • Transfiere. La energía pasa de un cuerpo humano a otro a modo de calor, ondas o trabajo.
  • Degrada. Solo una sección de la energía transformada es capaz de crear trabajo y la otra se pierde a modo de calor o sonido (vibraciones mecánicas no deseadas).

Tipor de Energía – Transferencia de energía

Hay 3 maneras primordiales de transferir energía de un cuerpo a otro:

Trabajo

Una vez que se hace un trabajo se pasa energía a un cuerpo que cambia de una postura a otra. Como pasa, ejemplificando, si empujamos una caja para desplazarla: estamos llevando a cabo un trabajo para que su postura varíe.

Ondas

Las ondas son la propagación de perturbaciones de ciertas propiedades, como el campo eléctrico, el magnetismo o la presión. Al desplazarse por medio del espacio transmiten energía.

Calor

Es uno de los tipos de energía que se afirma una vez que se transfiere energía de un cuerpo caliente a otro cuerpo más gélido. Esta energía puede viajar de 3 modalidades primordiales:

  • Conducción: una vez que se calienta un extremo de un material, sus partículas vibran y chocan con las partículas vecinas, transmitiéndoles parte de su energía.
  • Radiación: el calor se propaga por medio de ondas de radiación infrarroja (ondas que se propagan por medio del vacío y a la rapidez de la luz).
  • Convección: que es propia de fluidos (líquidos o gaseosos) en desplazamiento.

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