CONSERVACION ENERGIA

LA ENERGIA Y SU CONSERVACIÓN

1. INTRODUCCION.

Los temas a tratar son experimentados todos los días y son de vital importancia para el hombre, pues permiten tener un estudio de la vida para obtener grandes beneficios y continuar con nuestra existencia en el planeta con una mejor comodidad. Así se ha demostrado que:

La ley de la conservación de la energía constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra.

Por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica en un calefactor.

Dicho de otra forma: la energía puede transformarse de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a otro, pero en su conjunto permanece estable o constante.

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo General

• Aplicar los conocimientos adquiridos en clase sobre la conservación de la energía mecánica para encontrar incógnitas.

2.2 . Objetivos Específicos.

• Explicar y verificar el principio de conservación de la energía.

• Definir las energías potencial gravitatorio, cinético, mecánico y eléctrico.

• Comprobar el teorema del trabajo y la potencia.

• Comparar los resultados obtenidos con las predicciones teóricas

3. MARCO TEÓRICO.

3.1. Ley de Conservación de la Energía.

La ley de conservación de la energía, también conocida como primer principio de la termodinámica establece que aunque la energía se puede convertir de una forma a otra no se puede crear ni destruir.

Esta ley es una de las leyes fundamentales de la física y su teoría se trata de que la energía no se crea ni se destruye, únicamente se transforma (ello implica que la masa en ciertas condiciones se puede considerar como una forma de energía.

3.1.1. Principio General.

No existe ni puede existir nada capaz de generar energía, no existe ni puede existir nada capaz de hacer desaparecer la energía y por último si se observa que la cantidad de energía varía, siempre será posible atribuir dicha variación a un intercambio de energía con algún otro cuerpo o con el medio circundante.

La ley de conservación de la energía, también conocida como primer principio de la termodinámica establece que “aunque la energía se puede convertir de una forma a otra no se puede crear ni destruir”. La energía es la capacidad de los cuerpos o sistemas de cuerpos para efectuar un trabajo.

Todo sistema que pasa de un estado a otro produce fenómenos físicos o químicos que no son más que manifestaciones de alguna transformación de la energía, pues esta puede presentarse en diferentes formas: cinética, potencial, eléctrica, mecánica, química.

3.2 Energía.

La energía es la capacidad de los cuerpos o sistemas de cuerpos para efectuar un trabajo. Todo sistema que pasa de un estado a otro produce fenómenos físicos o químicos que no son más que manifestaciones de alguna transformación de la energía, pues esta puede presentarse en diferentes formas: cinética, potencial, eléctrica, mecánica, química.

3.3. Tipos de Energía

La energía se manifiesta de diferentes maneras, recibiendo así diferentes denominaciones según las acciones y los cambios que puede provocar. Encontramos los siguientes tipos de energía:

3.3.1. Energía Mecánica

La energía mecánica de un objeto está asociada a su velocidad y su posición. Resulta imposible observar la energía mecánica de un objeto. Sin embargo, podemos estudiar la energía mecánica cuando se transforma de una forma a otra o cuando se transfiere de un lugar a otro.

La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial de un cuerpo. Su fórmula es:

E m = E p + E c

Donde E m es la energía mecánica (J), E p la energía potencial (J) y E c la energía cinética (J).

La energía mecánica se divide en estas dos formas de energía: Energía Cinética y Energía Potencial.

3.3.1.1. Energía Potencial

La energía potencial es el tipo de energía mecánica asociada a la posición o configuración de un objeto. Podemos pensar en la energía potencial como la energía almacenada en el objeto debido a su posición y que se puede transformar en energía cinética o trabajo. Hace referencia a la posición que ocupa una masa en el espacio.

Su fórmula es:

E p = m • g • h

Donde m es la masa (Kg), g la gravedad de la Tierra (9,81 m/s 2), h = la altura (m) y E p la energía potencial (J=Kg•m 2 /s 2).

• Energía Potencial Gravitacional.

La energía potencial gravitacional es la energía que posee un objeto, debido a su posición en un campo gravitacional. El uso más común de la energía potencial gravitacional, se da en los objetos cercanos a la superficie de la Tierra donde la aceleración gravitacional, se puede presumir que es constante y vale alrededor de 9.8 m/s2

• Energía Potencial Elástica.

La energía potencial elástica es energía potencial almacenada como consecuencia de la deformación de un objeto elástico, tal como el estiramiento de un muelle. Es igual al trabajo realizado para estirar el muelle, que depende de la constante del muelle k así como la distancia estirada.

De acuerdo con la ley de Hooke, la fuerza requerida para estirar el muelle es directamente proporcional a la cantidad de estiramiento.

Puesto que la fuerza tiene la forma

F = -k x

Entonces, el trabajo realizado para estirar el muelle, a una distancia x es

3.3.1.2. Energía Cinética

La energía cinética es la energía que un objeto posee debido a su movimiento. La energía cinética depende de la masa y la velocidad del objeto según la ecuación.

Es decir, es la energía asociada a la velocidad de cada cuerpo. Se calcula con la fórmula:

E c = ½ m • v 2

Donde m es la masa (Kg), v la velocidad (m/s) y E c la energía cinética (J= Kg•m 2 /s 2)

Cuando el objeto se levanta desde una superficie se le aplica una fuerza vertical. Al actuar esa fuerza a lo largo de una distancia, se transfiere energía al objeto. La energía asociada a un objeto situado a determinada altura sobre una superficie se denomina energía potencial. Si se deja caer el objeto, la energía potencial se convierte en energía cinética.

3.3.2. Energía Interna

La energía interna se manifiesta a partir de la temperatura. Cuanto más caliente esté un cuerpo, más energía tendrá.

3.3.3. Energía Eléctrica

La energía eléctrica está relacionada con la corriente eléctrica. Es decir, en un circuito en el que cada extremo tiene una diferencia de potencial diferente.

3.3.4. Energía Térmica

Se asocia con la cantidad de energía que pasa de un cuerpo caliente a otro más frío manifestándose mediante el calor.

3.3.5. Energía Electromagnética

Esta energía se atribuye a la presencia de un campo electromagnético.

Las radiaciones que provoca el Sol son un ejemplo de ondas electromagnéticas que se manifiestan en forma de luz, radiación infrarroja u ondas de radio.

3.3.6. Energía Química

La energía química se manifiesta en determinadas reacciones químicas.

3.3.7. Energía Nuclear

Ésta se produce cuando los núcleos de los átomos se rompen (fisión) o se unen (fusión).

3.4. Trabajo

Es una cantidad escalar igual al producto de la magnitud del desplazamiento y la componente de la fuerza en dirección del desplazamiento.

Se deben de cumplir tres requisitos:

1.- Debe haber una fuerza aplicada

2.-La fuerza debe ser aplicada a través de cierta distancia (desplazamiento)

3.-La fuerza debe tener una componente a lo largo del desplazamiento.

El trabajo realizado por una fuerza F provoca un desplazamiento s.

Trabajo = Fuerza X Desplazamiento.

T = F x S

La magnitud del trabajo puede expresarse en términos del ángulo θ formado entre F y s.

Trabajo =(F cos θ) s

La fuerza que realiza el trabajo está dirigida íntegramente a lo largo del desplazamiento. Por ejemplo cuando se eleva un cuerpo en forma vertical o cuando una fuerza horizontal arrastra un objeto por el piso en este caso:

Trabajo = F x s

En unidades del SI el trabajo se mide en Nxm esta unidad se llama joule (j). Un joule es igual al trabajo realizado por una fuerza de un newton al mover un objeto a través de una distancia paralela de un metro.

3.5. Potencia

Es la rapidez con que se realiza un trabajo.

P / T= trabajo

La unidad de potencia en el SI

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