Semana del 5 al 8 de febrero 2019

BLOQUE TEMÁTICO:	Bloque II. Leyes del movimiento
TEMA:	La energía y el movimiento
SUBTEMAS:	• Energía mecánica: cinética y potencial
APRENDIZAJES ESPERADOS	• Describe la energía mecánica a partir de las relaciones entre el movimiento: la posición y la velocidad.

Construye tu catapulta y preséntalo en clase




Antes de entrar a explicar la energía cinética y potencial, empezaremos haciendo un breve resumen de lo que es la energía en general.

¿Que es la Energía?

 La energía es la propiedad o capacidad que tienen los cuerpos y sustancias para producir transformaciones a su alrededor. Durante las transformaciones la energía se intercambia mediante dos mecanismos: en forma de trabajo o en forma de calor.



 Esta energía se degrada (convierte) y se conserva en cada transformación, perdiendo capacidad de realizar nuevas transformaciones, pero la energía no puede ser creada ni destruida, sólo transformada, por lo que la suma de todas las energías en el universo es siempre constante. Un objeto perderá energía en una transformación, pero esa pérdida de energía irá a parar a otro sitio, por ejemplo se puede transformar en calor.

 En definitiva la energía es la capacidad de realizar cambios o trabajo. Un ejemplo, si un coche se mueve es por que tiene energía, que se la proporciona la gasolina cuando la quemamos en el motor, por eso se mueve. ¡La gasolina tiene energía!, energía que transformamos para que se mueva el coche.

Explicación de los Cambios o Energía

 Como ves en ejemplo la energía de la gasolina se ha transformado en movimiento en el coche, no se ha perdido, se ha transformado. Una parte de esa energía se habrá perdido en forma de calor y de rozamiento del coche con el asfalto. El computo total de energía= movimiento coche + calor + rozamiento será igual a la energía que tenía la gasolina. Por eso podemos decir que:

 "La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma". 

Este es el Principio de la Conservación de la Energía.

 Una vez que la gasolina ha perdido su energía, esta, ha pasado al coche y al aire en forma de calor. Como ves aunque la gasolina ya no tenga energía, esa energía solo se ha transformado, no se ha destruido.

 La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo.

 La energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de agua mediante la corriente eléctrica.

 En física, energía es la capacidad que tiene un cuerpo para producir trabajo, o también, la fuerza que produce un trabajo.

En física hay un tipo de energía muy importante, la energía mecánica, también conocida como energía motriz o del movimiento y es la energía que mueve todo: los coches, el viento, las olas o los planetas...

 Pero este tipo de energía es la suma de otras dos: la energía potencial y la energía cinética, que son las que estudiaremos aquí.

 Em = Ep + Ec

¿Como Medimos la Energía?

 La unidad en el sistema internacional es el Julio, en honor de James P.Joule.

 Cuando hablamos de energía calorífica se suele utilizar la caloría. Una caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado la temperatura de un gramo de agua. 1 Julio = 0,24calorias.

Energía Cinética

 Es la energía que poseen los cuerpos que están en movimiento. Un coche si está parado y lo ponemos en movimiento, quiere decir que ha adquirido una energía de algún sitio y que se ha transformado en movimiento. Esta energía que tiene ahora es una energía cinética o de movimiento.



 Los cuerpo adquieren energía cinética al ser acelerados por acción de fuerzas, o lo que es lo mismo, cuando se realiza un trabajo sobre ellos.

 Para calcular la energía cinética de un cuerpo (siempre estará en movimiento) será:


 Donde "m" es la masa del cuerpo, objeto o sustancia expresada en Kilogramos y "v" su velocidad en metros/segundo. Si ponemos la masa y la velocidad en estas unidades el resultado nos dará la energía en Julios.

Energia Potencial

 Se dice que un objeto tiene energía cuando está en movimiento, pero también puede tener energía potencial, que es la energía asociada con la posición del objeto.

 A diferencia de la energía cinética, que era de un único tipo, existen 3 tipos de energía potencial: potencial gravitatoria, potencial elástica y potencias eléctrica.

Energía Potencial Gravitatoria

 Es la que se poseen los objetos por estar situados a una cierta altura. Si colocas una ladrillo a 1 metro de altura y lo sueltas, el ladrillo caerá al suelo, esto quiere decir que al subirlo a 1 metros el ladrillo adquirió energía. Esta energía realmente es debido a que todos los cuerpos de la tierra estamos sometidos a la fuerza gravitatoria. Si lo colocamos a 2 metros el ladrillo habrá adquirido más energía que a 1 metro, es decir depende de la posición del ladrillo, por eso es energía potencial.

 ¿Cómo calculamos la energía potencial? Pues es muy sencillo, solo hay que aplicar la siguiente fórmula:



Donde m es la masa, g la gravedad (9,8m/s² ) y "h" la altura a la que se encuentra expresada en metros. Con estas unidades el resultado nos dará en Julios.

 Fíjate que si el cuerpo se encuentra en el suelo (superficie terrestre) h=0, su energía potencial gravitatoria será 0 Julios.

 Un ejemplo más de este tipo de energía sería una catarata. El agua en la parte de arriba tiene la posibilidad de realizar trabajo al caer, por eso decimos que tiene energía, más concretamente, energía potencial.

 ¿Qué pasa cuando el agua cae? Pues que va adquiriendo velocidad y perdiendo altura, es decir va adquiriendo energía cinética y perdiendo energía potencial. Justo cuando el agua llega a la parte de abajo toda la energía potencial que tenía se habrá transformado en energía cinética (velocidad) que podrá desarrollar un trabajo al golpear en las palas de la central hidráulica.

 Como ves la energía cinética y la potencial gravitatoria, muchas veces, están relacionadas:


TAREA PARA ENTREGAR EL VIERNES 8 FEBRERO

Ejercicio 1: Calcula la energía cinética de un coche de 860 kg que se mueve a 50 km/h

Ejercicio 2: ¿Qué energía potencial tiene un ascensor de 800 Kg en la parte superior de un edificio, a 380 m sobre el suelo? Suponga que la energía potencial en el suelo es 0.

Ejercicio 3

 Se sitúan dos bolas de igual tamaño pero una de madera y la otra de acero, a la misma altura sobre el suelo. ¿Cuál de las dos tendrá mayor energía potencial?

Ejercicio 4

 Subimos en un ascensor una carga de 2 Toneladas hasta el 6º piso de un edificio. La altura de cada piso es de 2,5 metros. ¿Cuál será la energía potencial al llegar al sexto piso del ascensor?.

Ejercicio 5

 ¿A qué altura debe de estar elevada una maceta que tiene una masa de 5Kg para que su energía potencial sea de 80 Julios?

 Ejercicio 6

 Si la energía potencial de una pelota de golf al ser golpeada es de 80J, ¿cuál será su masa si alcanza una altura de 30m?

7. En una curva peligrosa, con límite de velocidad a 40 kilómetros/hora, circula un coche a 36 kilómetros/hora. Otro, de la misma masa, 2000 kilogramos, no respeta la señal y marcha a 72 kilómetros/hora. 
a. ¿Qué energía cinética posee cada uno? 
b. ¿Qué consecuencias deduces de los resultados?¿Cómo varía la energía cinética cuando la velocidad aumenta al doble?

8. Las bombillas de incandescencia pierden casi toda la energía en energía térmica: de cada 100 J desperdician aproximadamente 95. Las lámparas de bajo consumo se calientan muy poco. Su rendimiento viene a ser el 25 %, pero son más caras. a. Cuando gastan 3000 J de energía eléctrica, ¿qué energía luminosa dan? b. ¿Cuál de las dos lámparas es más ventajosa?

9. Calcular la energía cinética, potencial y mecánica de un cuerpo de 90 N que se encuentra a 95 metros del suelo

a) al comienzo de la caída

b) al llegar al suelo

10. Un alpinista de 75 kg trepa 400 metros por hora en ascensión vertical ¿Que energía potencial gravitatoria gana en una ascensión de 2 horas?