Energía y sus formas principales

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Ideas esenciales

¿Qué interés tiene el estudio de la energía?
El tema de la energía preocupa hoy grandemente a la humanidad, pues está íntimamente relacionado, entre otros, con un problema global como es el de la preservación del medio ambiente y la necesidad de utilizar nuevas fuentes de energía que sean limpias, o sea, que no contaminen el medio ambiente, y renovables. Por otra parte, la energía está presente en todos los cambios que se producen en el universo independientemente de su naturaleza y del modo en que se producen. Para cambiar las propiedades de un sistema es preciso poner en juego cierta cantidad de energía. Ella está presente en el Sol, los alimentos, en los combustibles, etc. Además desde el punto de vista físico, el estudio de este tema tiene gran importancia para la solución de problemas, que empleando otros métodos de solución sería muy complicado o sencillamente no podrían resolverse.
¿Qué es energía?

energia

Mientras mayores sean los cambios producidos, mayor será la energía puesta en juego.
Para cambiar las propiedades de un sistema es preciso poner en juego cierta cantidad de energía, por ejemplo: los alimentos poseen energía, cuando los ingerimos, es la que empleamos los seres humanos para realizar diversas actividades, además de emplearla para realizar las funciones vitales del organismo (fig a). Otro ejemplo es la energía que posee un auto en movimiento, esta se evidencia fatalmente cuando ocurre un accidente (fig b), donde no solo se han producido cambios en la forma, la velocidad y otras propiedades del auto, sino en las personas u otros cuerpos involucrados en la interacción. Las corrientes de agua de los ríos también poseen energía, se pone de manifiesto cuando es capaz de poner en movimiento un cuerpo que se encuentre en su superficie, cuando debido a una crecida del río se destruyen casas, y ocasiona daños cuantiosos sobre otros cuerpos.
Existen tres formas fundamentales de energía, la cinética que está presente en los cuerpos en movimiento; la potencial o almacenada, presentes en los cuerpos que poseen altura, en los combustibles, en los alimentos, etc; y la energía radiante como la del Sol, el horno de micro- ondas, entre otros.
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Todos los cuerpos que se encuentran en movimiento poseen la capacidad de producir cambios sobre otros cuerpos o en sí mismo. Las partículas que componen a los cuerpos también poseen este tipo de energía, ellas se encuentran en constante movimiento.

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La mayor o menor cantidad de energía cinética que posee un cuerpo en movimiento dependerá de su masa y de la velocidad con que se mueve (mientras mayores sean la masa y la velocidad del cuerpo, mayor será su capacidad para producir cambios). De hecho, mientras mayor sea la velocidad con que se mueve un cuerpo, mayor serán los cambios que sobre él u otros cuerpos se producirán en caso de una interacción, el tren de levitación magnética (fig b) posee más energía que el de la fig a, suponiendo que tengan la misma masa, pues su velocidad (puede alcanzar 435 km/h) es mucho mayor que la del primero.
Para calcular la energía cinética que posee un cuerpo se emplea la siguinete ecuación:
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Por otra parte, si dos cuerpos se mueven con la misma velocidad, posee mayor energía cinética el que tenga mayor masa. Entre los ejemplos de cuerpos que poseen energía cinética se encuentran: un auto en movimiento, Un martillo al moldear una pieza, el viento al mover las aspas de un generador eléctrico, etc.

¿Cuáles son los cambios que se producen cuando se pone en juego cada una de las formas de energía potencial que se ilustra en la figura?

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Esta forma de energía depende de dos factores: las fuerzas entre los cuerpos y las separaciones entre ellos. Este tipo de energía está relacionada con las fuerzas (gravitatoria, como la que posee un cuerpo que se encuentre a cierta altura; elástica, como la de la cuerda de un arco que impulsa la flecha; eléctrica, la que posee un peine que es frotado y es capaz de atraer a otros cuerpos ligeros como papelillos; de los combustibles, vinculadas a las fuerzas entre moléculas y átomos; nuclear, relacionadas con las fuerzas nucleares, etc.).


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Para calcular la energía potencial gravitatoria que posee un cuerpo es preciso multiplicar la masa, por la intensidad del campo gravitatorio y la altura.
Otra de las formas principales de energía es la radiante.

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La energía radiante está relacionada con el campo electromagnético, la figura (a) representa el espectro de ondas electromagnética, en él se ejemplifican diferentes tipos de radiaciones. El resto de las imágenes son algunos ejemplos de esta clasificación. Son muchas las aplicaciones de este tipo de energía, por ejemplo, en el campo de la medicina, como técnica de diagnóstico y terapéutica, en el funcionamiento de diferentes equipos de uso domésticos, el radar para la localización de objetos, en el estudio del universo por medio de los radiotelescopios, etc.
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Los cuerpos como un todo pueden poseer energía cinética y/o potencial, cuando hacemos referencia a la energía que poseen las partículas que los componen se emplea el término de energía interna.

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Por ejemplo: Cuando suministramos calor a un cuerpo aumenta su energía interna. Mientras mayor sea la energía cinética de las partículas que constituyen al cuerpo como un todo, mayor será la temperatura del cuerpo.








Actividades de aprendizaje

1. Indaga sobre la época en que se elaboraron las principales ideas acerca dela energía y sobre los científicos que la desarrollaron.
2. A partir del concepto de energía, haga una relación de situaciones de la vida cotidiana, que evidencien que los cuerpos y los sistemas poseen energía. Clasifique la energía en cinética, potencial y radiante.
3. Calcula la energía cinética respecto al suelo de: a) un ciclista común, b) un corredor de 100 m de alto rendimiento, c) un auto que se mueve por una carretera.
4. Calcula la energía potencial gravitatoria de una persona que trabaja, a cierta altura, en un poste de la red eléctrica.

Nota orientadora
: En las actividades 3 y 4 debes asumir valores reales, por lo que debes indagar en ellos.

Bibliografía

Colectivo de autores. Enseñanza de la física elemental. Ed. Pueblo y Educación. 2002

Microsoft Encarta. DVD. 2006

Colectivo de autores. Ahorro de Energía y Respeto Ambiental; bases para un futuro sostenible

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