TEMA 1: Trabajo Energía y Potencia CONFERENCIA 1

TEMA 1: Trabajo Energía y Potencia

CONFERENCIA 1

TRABAJO. TRABAJO POSITIVO Y NEGATIVO. TRABAJO RESULTANTE

Sumario:

NTRODUCCIÓN

1. ENERGÍA

1. Concepto de Energía
2. Definición de Energía

1. Energía en la Física Clásica
2. Energía en electromagnetismo
3. Energía en la Termodinámica 
4. Energía en Química 

1. La Unidad de Energía

1.2.  TRABAJO

1.2.1. Definición de Trabajo

1.2.2.  Expresiones matemáticas para la definición del Trabajo

1.2.2.  Trabajo Positivo

1.2.3.  Trabajo Negativo

1.2.4.  Trabajo Nulo

1.2.4.  Trabajo Resultante

INTRODUCCIÓN

En esta conferencia será tratado un concepto de extrema importancia: El TRABAJO, que está asociado a otro no menos importante, el concepto de: ENERGÍA. Ambos términos se encuentran indisolublemente interrelacionados, imbricados, uno consecuencia del otro. Jamás podrá realizarse TRABAJO si no está presente la ENERGÍA con que realizarlo.  

DESARROLLO

1. ENERGÍA

Cuando hacemos mención al término ENERGÍA, podemos ver, estudiar y consultar que existen muy diferentes formas de manifestarse la misma; las cuales pueden dividirse en dos grandes grupos:

Energías renovables:

• Energía eólica
• Energía geotérmica
• Energía hidráulica
• Energía mareomotriz
• Energía solar
• Energía cinética
• Energía potencial
• Energía de la Biomasa
• Gradiente térmico oceánico
• Energía termoeléctrica

Fuentes de Energías no renovables (o nuclear-fósil):

• Petróleo
• Gas Natural
• Carbón
• Energía atómica o nuclear, que requiere de Uranio o Plutonio.

A continuación podremos ver algunos enfoques que nos dan diferentes fuentes sobre el concepto y definición de ENERGÍA.

1. CONCEPTO DE ENERGÍA

Se hace realmente imposible tratar este importante tema referido al TRABAJO, sin tener un concepto claro, otro igualmente importante, y base para el mismo: el concepto de ENERGÍA.

• “En física clásica, la ley universal de conservación de la energía —que es el fundamento del primer principio de la termodinámica—, indica que la energía ligada a un sistema aislado permanece constante en el tiempo.
• Eso significa que para multitud de sistemas físicos clásicos la suma de la energía mecánica, la energía calorífica, la energía electromagnética, y otros tipos de energía potencial es un número constante” (Web4, 2015).

• “En física clásica, la ley universal de conservación de la energía —que es el fundamento del primer principio de la termodinámica—, indica que la energía ligada a un sistema aislado permanece constante en el tiempo.
• Por ejemplo, la energía cinética se cuantifica en función del movimiento de la materia, la energía potencial según propiedades como el estado de deformación o a la posición de la materia en relación con las fuerzas que actúan sobre ella, la energía térmica según su capacidad calorífica, y la energía química según la composición química (Web1, 2015).

1. DEFINICIÓN DE ENERGÍA

A continuación veremos la denominación de ENERGÍA que nos dan algunas importantes fuentes:

• Fuente: Web1  Trabajo: concepto en física. Disponible en:  http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Trabajo_concepto_fisica.html

• Se define como energía aquella capacidad que posee un cuerpo (una masa) para  realizar trabajo luego de ser sometido a una fuerza; es decir, el trabajo no se puede realizar sin energía.
• Esta capacidad (la energía) puede estar dada por la posición de un cuerpo o por la velocidad del mismo; es por esto que podemos distinguir dos tipos de energía: Energía Potencial y Energía Cinética. (Es evidente que el autor está haciendo alusión a la Energía Mecánica).

• Fuente: Web2. Definición de energía. Disponible en: http://definicion.de/energia/

• Para la física, la energía es una magnitud abstracta que está ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo.
• Se trata de una abstracción que se le asigna al estado de un sistema físico. Debido a diversas propiedades (composición química, masa, temperatura, etc.), todos los cuerpos poseen energía.
• Pueden detallarse diversos tipos de energía según el campo de estudio. La energía mecánica, por ejemplo, es la combinación de la energía cinética (que genera a partir del movimiento) y la energía potencial (vinculada a la posición de un cuerpo dentro de un campo de fuerzas).
• La energía también puede clasificarse según su fuente. Se llama energía no renovable a aquella que proviene de fuentes agotables, como la procedente del petróleo, el carbón o el gas natural. En cambio, la energía renovable es virtualmente infinita, como la eólica (generada por la acción del viento) y la solar.

• Fuente: Web3. Definición de Energía. Definición ABC »Ciencia» Energía. Disponible en: http://www.definicionabc.com/ciencia/energia.php. Nos da un concepto bastante general de Energía y sus diferentes fuentes de obtención. Veamos:

• La energía es la capacidad de producir algún tipo de trabajo o poner algo en movimiento.
• La energía es un tópico de enorme relevancia para la actividad humana, en la medida en que permite el desarrollo de la vida en la tierra y sostiene la actividad económica.
• Uno de los principales problemas en la actualidad que aguardan su solución es la necesidad de extraer energía de nuevas fuentes. Una posible respuesta la ofreció por mucho tiempo la energía nuclear, pero su costo y los peligrosos accidentes asociados a ella actuaron en detrimento de esta posibilidad.
• Otras variantes para generar energía pueden ser el uso del viento, de las mareas, del calor de la tierra, del los ríos, etc. En el caso particular de la propulsión por el aire en movimiento, conocido como energía eólica, se conoce desde antaño en el marco del uso de molinos con los más variados fines.
• Por otra parte, el movimiento de las aguas (ya sea por medio de las mareas o de la actividad de los ríos) representa un recurso de gran interés por su limpieza y su característica ecológica, aunque puede depender en gran medida de factores climáticos y del caudal de los cursos de agua involucrados en el proceso.
• La utilización de celdas solares para acumular energía en forma directa a partir de los fotones del sol es una posibilidad notable, si bien se admite que se requiere una gran cantidad de celdas para lograr este efecto aún para pequeños consumidores.
• Finalmente, algunas vías alternativas, como la dendroenergía (obtenida del desecho de la madera), la energía geotérmica (a partir del calor de la Tierra) y la bioenergía (como el gas producido por cepas determinadas de bacterias) son una puerta de esperanza para la generación de energía. En el futuro se apreciarán nuevas posibilidades con respecto a este tema.

• Fuente: Web4 Energía: https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa. En esta fuente podemos encontrar una definición mucho más acabada y precisa del concepto ENERGÍA. Veamos:

• El término energía (del griego ἐνέργεια enérgeia, ‘actividad, operación’; de ἐνεργóς energós, ‘fuerza de acción’ o ‘fuerza trabajando’) tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento.
• En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, «energía» se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico.
• La energía es una propiedad de los sistemas físicos, no es un estado físico real, ni una "sustancia intangible".
• En mecánica clásica se representa como una magnitud escalar.
• La energía es una abstracción matemática de una propiedad de los sistemas físicos. Por ejemplo, se puede decir que un sistema con energía cinética nula está en reposo.
• Se utiliza como una abstracción de los sistemas físicos por la facilidad para trabajar con magnitudes escalares, en comparación con las magnitudes vectoriales como la velocidad o la aceleración. Por ejemplo, en mecánica, se puede describir completamente la dinámica de un sistema en función de las energías cinética, potencial, que componen la energía mecánica, que en la mecánica newtoniana tiene la propiedad de conservarse, es decir, ser invariante en el tiempo.
• La energía también es una magnitud física que se presenta bajo diversas formas, está involucrada en todos los procesos de cambio de estado físico, se transforma y se transmite, depende del sistema de referencia y fijado este se conserva.
• Por lo tanto, todo cuerpo es capaz de poseer energía en función de su movimiento, posición, temperatura, masa, composición química, y otras propiedades.
• En las diversas disciplinas de la física y la ciencia, se dan varias definiciones de energía, todas coherentes y complementarias entre sí, y todas ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo.

1. ENERGÍA EN LA FÍSICA CLÁSICA

En la mecánica encontramos el concepto de Energía Mecánica, que es la combinación o suma de los siguientes tipos:

• Energía Cinética: relativa al movimiento.
• Energía Potencial: asociada a la posición dentro de un campo de fuerzas conservativo. Por ejemplo, está la energía potencial gravitatoria y la energía potencial elástica (o energía de deformación, llamada así debido a las deformaciones elásticas). Una onda también es capaz de transmitir energía al desplazarse por un medio elástico.

1. ENERGÍA EN ELECTROMAGNETISMO

Energía electromagnética, que se compone de:

• Energía Radiante: energía que poseen las ondas electromagnéticas.
• Energía Calórica: cantidad de energía que la unidad de masa de materia puede desprender al producirse una reacción química de oxidación.
• Energía Potencial Eléctrica (véase potencial eléctrico)
• Energía ELÉCTRICA: resultado de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos.

1. ENERGÍA EN LA TERMODINÁMICA 

• Energía Interna: suma de la energía mecánica de las partículas constituyentes de un sistema.
• Energía Térmica: energía liberada en forma de calor.
• Potencial Termodinámico: energía relacionada con las variables de estado.

1. ENERGÍA EN QUÍMICA 

• Energía de Ionización: es una forma de energía potencial, es la energía que hace falta para ionizar una molécula o átomo.
• Energía de Enlace: energía potencial almacenada en los enlaces químicos de un compuesto. Las reacciones químicas liberan o absorben esta clase de energía, en función de la entalpía y energía calórica.

1. LA UNIDAD DE ENERGÍA

La unidad de energía definida por el Sistema Internacional de Unidades es el julio, que se define como el trabajo realizado por una fuerza de un newton en un desplazamiento de un metro en la dirección de la fuerza, es decir, equivale a multiplicar un Newton por un metro.

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