Física : diciembre 2017

La energía y el movimiento

3.2 Transformaciones de la energía cinética y potencial.

Interpreta esquemas del cambio de la energía cinética y potencial en movimientos de caída libre
del entorno.

Interpreta esquemas del cambio de la energía cinética y potencial en movimientos de
caída libre del entorno.

Te dejo un enlace para que veas la relación entre las energías cinética y potencial.

https://phet.colorado.edu/es/simulation/energy-skate-park

Ejemplos explicados sobre la transformación de energía:

1. La energía solar se transforma en energía eléctrica mediante el uso de fotoceldas.

2. La energía eólica (aire en movimiento) se transforma en energía eléctrica, mediante molinos de viento con generadores de electricidad.

3. La energía eólica se convierte en energía mecánica, por medio de aspas que son movidas por el viento, y

accionan mecanismos que mueven molinos de piedra, para la molienda.

4. La energía eléctrica se transforma en energía luminosa y calor cuando se utiliza en un foco.

5. La energía de combustión, contenida en el combustible de una vela (cera o parafina), se convierte en energía luminosa y en calor.

6. La energía calorífica del carbón se convierte en energía cinética cuando mueve un tren, tras el calentamiento y ebullición del vapor de agua, que mueve los pistones del mecanismo, es decir el calor “mueve” al tren al

transformarse energía cinética.

7. La energía cinética se convierte en energía potencial cuando se cambia la altura de un objeto en un medio con gravedad.8. La energía potencial se convierte en energía cinética cuando se deja caer un cuerpo en un campo gravitacional. 9. La energía mareomotriz (aprovechamiento de las mareas), se convierte en energía eléctrica mediante dínamos. 10. La energía térmica de los combustibles fósiles se transforma en energía cinética mediante su combustión en un motor para mover un vehículo. 11. La energía contenida en el gas licuado de petróleo (como el de los tanques de gas caseros), se transforma en calor (energía calorífica), al encenderlo por ejemplo para calentar agua.

• Energía mecánica: cinética y potencial

CINÉTICA Y POTENCIAL

La energía es una magnitud física que se muestra en múltiples manifestaciones. Definida como la capacidad de realizar trabajo y relacionada con el calor (transferencia de energía), se percibe fundamentalmente en forma de energía cinética, asociada al movimiento, y potencial, que depende sólo de la posición o el estado del sistema involucrado.

La energía mecánica es la suma de la energía Potencial y la Cinética.

EM = Ep + Ec

ENERGIA CINETICA

El trabajo realizado por fuerzas que ejercen su acción sobre un cuerpo o sistema en movimiento se expresa como la variación de una cantidad llamada energía cinética, cuya fórmula viene dada por:

Ec = ½.m.v2

Energía cinética

El producto de la masa m de una partícula por el cuadrado de la velocidad v se denomina también fuerza viva, por lo que la expresión anterior se conoce como teorema de la energía cinética o de las Fuerzas Vivas.

La energía cinética de un cuerpo está determinada por la velocidad que tenga este y su masa.

ENERGIA POTENCIAL

Todo cuerpo sometido a la acción de un campo gravitatorio posee una energía potencial gravitatoria, que depende sólo de la posición del cuerpo y que puede transformarse fácilmente en energía cinética.

Un ejemplo clásico de energía potencial gravitatoria es un cuerpo situado a una cierta altura h sobre la superficie terrestre. El valor de la energía potencial gravitatoria vendría entonces dado por:

Ep = m.g.h

siendo m la masa del cuerpo y g la aceleración de la gravedad.

Si se deja caer el cuerpo, adquiere velocidad y, con ello, energía cinética, al tiempo que va perdiendo altura y su energía potencial gravitatoria disminuye.

La energía potencial está vinculada a la posición de los cuerpos.

Energía potencial gravitatoria

Energía potencial elástica

Por otra parte, como se ha mencionado, la energía mecánica es la suma de la energía cinética y la potencial.Este valor siempre es constante en sistemas conservativos, es decir donde hay ausencia de fuerzas externas como podrían ser las fuerzas de rozamiento.

Por lo tanto, si la energía potencial disminuye, la energía cinética aumentara. De la misma manera si la cinética disminuye, la energía potencial aumentara.

La unidad más usada de energía es el joule (J).

Cuando estamos en presencia de fuerzas no conservativas como la fuerza de roce o rozamiento, esta realizaun trabajo en contra del desplazamiento de un cuerpo. Este trabajo es igual a dicha fuerza multiplicada por la distancia.

W fr = Fr . d

A su vez la Fr es igual a:

Fr = μ . N

μ = coeficiente de roce (son números que oscilan entre 0 y 1 y carecen de unidad)

N = Fuerza Normal

El trabajo que realiza este tipo de fuerzas hace que disminuya la energía mecánica del sistema. Es decir, va en detrimento de la energía mecánica inicial. Dicho de otra manera. La variación de la energía mecánica de un sistema es igual al trabajo de la fuerza de roce.

EMa – EMb = WFr