FÍSICA

 Trabajo y energía

 ¿Qué es el trabajo en física?

En física, se entiende por trabajo al cambio en el estado de movimiento de un cuerpo producido por una fuerza de una magnitud dada o, lo que es lo mismo, será equivalente a la energía necesaria para desplazarlo de una manera acelerada.

Se trata de una magnitud escalar representada por el símbolo W (de Work, en inglés), expresada en unidades de energía, es decir, en Julios (J) según el Sistema Internacional. Esto se debe a que es básicamente un tránsito de energía y, por la misma razón, no se puede calcular como incremento de trabajo, ni puede simbolizárselo mediante ΔW.

Para que el trabajo se produzca debe haber una fuerza aplicada, un desplazamiento producto de su accionar, y la fuerza debe tener una componente a lo largo de dicho desplazamiento.

El cálculo del trabajo responderá a diversas formulaciones por parte de la mecánica clásica, la relativista o la cuántica.

Trabajo positivo y negativo

El trabajo se produce, por ejemplo, cuando un hombre empuja un vehículo sin combustible por la calle o cuando una máquina hidráulica levanta una pesada caja de madera. Para calcularlo, pues, se deben considerar la fuerza aplicada (con su respectiva dirección) y la distancia recorrida por el cuerpo en movimiento.

De allí que pueda hablarse de dos tipos de trabajo: el positivo y el negativo.

·       Trabajo positivo: Ocurre cuando la fuerza aplicada va en el mismo sentido del desplazamiento del cuerpo, produciendo una aceleración positiva.

Trabajo negativo: Ocurre cuando la fuerza aplicada va en sentido contrario al desplazamiento del cuerpo, pudiendo producir una aceleración negativa o desaceleración.

Potencia

Similarmente, la potencia es la relación entre el trabajo efectuado y el tiempo que tomó realizarlo. Se representa con la letra P y se mide en watts (1 watt = 1 J / seg.) y responde a la fórmula: P = W/Δt.

Por eso es que, por ejemplo, un adulto es más potente que un niño ya que puede levantar con más fuerza un determinado cuerpo que el niño.

Medimos la potencia en Watts (que corresponde a un Joule por segundo, es decir, un Joule es el trabajo que se necesita para producir un Watt de potencia en un segundo). También debemos considerar el concepto de eficiencia dentro de la física, que refiere al rendimiento dentro de un proceso y se obtiene a partir de la relación entre la energía útil y la invertida. La energía que se pierde forma calor en el ambiente.

¿Qué es la energía en física?

La energía es la capacidad de los cuerpos para realizar un trabajo y producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. Es decir, el concepto de energía se define como la capacidad de hacer funcionar las cosas.

La unidad de medida que utilizamos para cuantificar la energía es el julio o joule (J), en honor al físico inglés James Prescott Joule

Tipos de energía

Energía nuclear

La energía nuclear es la energía química que mantiene las sub partículas de núcleo de un átomo unidas. Los protones y los neutrones.

La masa de un núcleo atómico es inferior a la suma de las masas de las partículas elementales que lo forman (defecto de masa). Este defecto de masa se debe a la aparición de una energía de cohesión absorbida por la estructura nuclear y que se puede calcular mediante la teoría de la relatividad de Einstein.

Las fuerzas que mantienen unidos los núcleos atómicos poseen una gran cantidad de energía. Los reactores nucleares son capaces de liberar esta energía mediante una reacción química.

Ejemplos

• ·       Una central nuclear
• ·       La explosión de una bomba atómica.
• ·       Un aparato de radiología.

Energía mecánica

La energía mecánica se debe a las variables geométricas y dinámicas del sistema, desde un punto de vista macroscópico, y es la que responde al esquema matemático más sencillo.

Existen dos tipos de energía mecánica:

• ·       La energía cinética. Se asocia al movimiento.
• ·       Energía potencial. Se asocia a su posición.

La definición de energía mecánica en un cuerpo material es la suma de sus energías cinética y potencial. La energía cinética es proporcional a la velocidad del cuerpo. La energía potencial depende de la posición del cuerpo en el campo de fuerzas que le rodea. Si esta fuerza es la gravedad se llama energía potencial gravitatoria.

Ejemplos

• ·       La velocidad de un coche (cinética)
• ·       El agua en el punto más alto de una cascada (potencial).
• ·       El giro de un molino (cinética).

Energía electromagnética

La energía electromagnética: es la energía derivada de la naturaleza electromagnética de la materia.

La energía electromagnética se manifiesta básicamente de dos formas:

·       Transformándose en energía cinética de las cargas eléctricas que son en su zona de influencia. Esta energía puede convertirse en calor (efecto Joule) o en energía mecánica. Por ejemplo, motores eléctricos.

·       Propagándose como energía radiante fuera del medio donde se ha generado en forma de ondas electromagnéticas. Las ondas pueden convertirse después en energía luminosa, etc.

Un campo electromagnético es un campo físico producido por elementos cargados eléctricamente. Este campo afecta a partículas con cargas eléctricamente.

Ejemplos

• ·       Radiación solar.
• ·       Microondas de cocina.
• ·       Instrumentos ópticos.
• ·        Equipos de ecografía.

Energía eléctrica

La energía eléctrica es energía que se transmite como un trabajo eléctrico por una corriente eléctrica en un circuito. Como concepto puede referirse a varias formas de energía estrechamente relacionadas:

• ·       Energía en el campo eléctrico.
• ·       Energía potencial de carga eléctrica.
• ·       Energía de corriente eléctrica.

Ejemplos

• ·       Energía solar fotovoltaica.
• ·       Generador eléctrico.
• ·       Líneas de alta tensión.

Energía luminosa:

La energía luminosa es la energía que generan y transportan las ondas de luz. Cuando la luz se traslada puede actuar como una onda electromagnética o como una partícula, ya que puede interactuar con otras materias. Esas partículas se denominan fotones.

El lumen es la unidad de estudio de la energía luminosa que determina la energía lumínica durante un periodo, así como la sensibilidad variable del ojo con respecto a las ondas de luz. La energía luminosa se desplaza a través de ondas y a la velocidad de la luz, por ello no se puede almacenar.

El sol es la principal fuente de luz que existe y transmite una importante cantidad de energía luminosa capaz de mantener el desarrollo de la vida en el planeta Tierra. Sin embargo, existen otras fuentes de energía luminosa, como el fuego o los rayos láser.

Tipos de energía luminosa

Se puede decir que existen dos tipos de energía luminosa:

·       Energía luminosa natural: es aquella que es transmitida por el sol.

·       Energía luminosa artificial: es la que se genera a través del uso o aplicación de otras energías, por ejemplo, la energía eléctrica, a través de la cual las bombillas pueden generar energía lumínica.

Energía química:

La energía química es el potencial de una sustancia química para experimentar una transformación a través de una reacción química o, de transformarse en otras sustancias químicas. Formar o romper enlaces químicos implica energía. Esta energía puede ser absorbida o evolucionar desde un sistema químico.

La energía que puede ser liberada (o absorbida) por una reacción entre un conjunto de sustancias químicas es igual a la diferencia entre la cantidad de energía de los productos y de los reactivos. Este cambio en energía se llama energía interna de una reacción química.

Dado que la fuerza de los enlaces químicos se asocia con la distancia entre las especies químicas (de hecho, los enlaces químicos más fuertes son los que tienen los elementos químicos implicados en la unión más cerca), la energía química depende de la posición mutua de las partículas que constituyen una sustancia. Por lo tanto, la energía química es la energía almacenada en los enlaces químicos.

Ejemplos:

• ·       La energía química y la termodinámica
• ·       Uso de energía química en sistemas técnicos
• ·       Energía química potencial

Energía térmica:

La energía térmica es la energía de todas las partículas que forman un cuerpo. La oscilación de temperatura en el cuerpo es señal del aumento (calentar) o disminución (enfriar) de su energía interna. La ganancia o pérdida de esa energía interna durante el proceso es llamada calor.

La energía térmica, o energía termoeléctrica, interviene en los procesos caloríficos que acontece cuando dos cuerpos de diferentes temperaturas se ponen en contacto, la energía que se transmite de cuerpo a cuerpo producto de las diferencias de temperaturas es lo que se denomina energía térmica.

Ejemplos:

• ·       Las chimeneas: Una chimenea no es más que un lugar en el que se mantiene una combustión de materia orgánica constante para que la energía calórica producida por el fuego irradie a las habitaciones conjuntas y mantenga caliente la casa.
• ·       Los calentadores: Útiles para mantener el agua a una temperatura ideal, los calentadores eléctricos operan en base a un conjunto de resistencias metálicas que transforman la energía eléctrica en energía calórica, incrementando la temperatura del agua hasta el punto debido.
• ·       El Sol: La más grande fuente de energía térmica de la que disponemos es el sol, cuyos procesos de combustión constantes irradian enormes cantidades de calor y de luz al universo que lo rodea. Los animales de sangre fría aprovechan esta fuente energética, por ejemplo, exponiéndose a la luz solar para calentar su organismo.

INTEGRANTES:

Camila Rosero

Joao Salazar

Elizabeth Gálvez

CURSO:

2do "B" BGU