LA ENERGÍA Y LA DESCRIPCIÓN DE LAS

TRANSFORMACIONES.POR MIGUEL A. LÓPEZ TOLEDANO

CONCEPTO DE ENERGÍA

• La energía es una propiedad inherente a los cuerpos y no necesariamente se presenta por interacción de otro (Fuerza).

LA ENERGÍATIPOS DE MANIFESTACIONES

LA ENERGÍA ELÉCTRICA

• Se origina de un flujo deelectrones a través de unconductor eléctrico. Se obtienela energía hidráulica, térmica,solar, nuclear, entre otras.

ENERGÍA QUÍMICA

• Se origina de reacciones químicas entre sustancias.

ENERGÍA SOLAR

• Se origina por las reacciones que existen en en el sol.

• Radiación emitida por el helio a altas temperaturas.

ENERGÍA CALORÍFICA

• Se origina de la emisión de calor.

ENERGÍA NUCLEAR

• Se origina de la desintegración de un átomo.

ENERGÍA HIDRÁULICA

• Se origina por la fuerza de corrientes de ríos y /o saltos de agua (presas artificiales).

ENERGÍA TÉRMICA

• Se origina de la combustión de hidrocarburos.

ENERGÍA MECÁNICA

• Se origina por medio de fuerzas aplicadas a aparatos mecánicos.

LA ENERGÍA DEPENDE DE VARIOS FACTORES

• Teoría de la conservación de la energía.

• “La energía no se crea ni se destruye solo se transforma o intercambia, permaneciendo constante dentro del proceso.

LA ENERGÍA Y EL MOVIMIENTOLA ENERGÍA CINÉTICA

ENERGÍA CINÉTICA

• Se define como la capacidad que posee un cuerpo de realizar un trabajo debido a su movimiento.

http://www.youtube.com/watch?v=xTNcnJS-a2M

DATOS FÓRMULA

•𝐸𝑐 = 𝐽 𝑜𝑘𝑔𝑚2

𝑠2𝐸𝑐 =

𝑚 𝑣2

2

•m [=] kg

•v [=] 𝑚

𝑠

EJEMPLO

• Calcular la energía cinética de un cuerpo que tiene una masa de 2

kg y se mueve con una velocidad de 3 𝑚

𝑠y se encuentra a una

altura de 5m

DATOS NECESARIOS Y FÓRMULA CON SUSTITUCIÓN

•m= 2kg 𝐸𝑐= 𝑚𝑣2

2

•v= 3𝑚

𝑠𝐸𝑐=

(2)(3)2

2

•𝐸𝑐 = 𝑥 𝐽 𝐸𝑐 = 9 𝐽

ENERGÍA POTENCIAL

• Es la capacidad que posee un cuerpo para realizar un trabajo por efecto de posición o estado en el que se encuentra.

ENERGÍA POTENCIAL

Datos Fórmulas

𝐸𝑝 = 𝐽 𝐸𝑝= (m)(g)(h) …(1)

m = kg 𝐸𝑝= (P)(h) …(2)

g = 9.81 m/s^2 𝐸𝑝= (1/2)(k)(𝑥2) … (3)

h= m

W = J k= constante (N/m)

P = N x= deformación (m)

ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA

• Es el producto del peso de un cuerpo por su altura.

• Corresponde a la fórmula #2

ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA

• Es directamente proporcional a la constante de elasticidad multiplicado por la deformación que tiene al cuadrado.

• Su cálculo corresponde a la fórmula 3.

ALGUNAS CONSIDERACIONES ESPECIALES

• Si la altura h es igual a cero, se puede afirmar que, no hay energía potencial.

• Cuando un cuerpo realiza un trabajo y su altura es constante, no cambia su energía potencial.

EJEMPLO

• ¿Cuál es la energía potencial realizada por la fuerza elástica cuando se empuja un cuerpo donde su deformación es 0.15m a otra de 0.40 m, si su constante de

elasticidad es de 12 𝑁

𝑚?

• Primero determinaremos que fórmula usar.

• Después realizaremos la diferencia.

𝐸𝑝 = 𝑥 𝐽𝐸𝑝 =

1

2𝑘𝑥2

𝑥1 = 0.15𝑚𝐸𝑝1 =

1

2(12

𝑁

𝑚)(0.15𝑚)2

𝑥2 = 0.15𝑚 = 0.135 J

𝐾 = 12𝑁

𝑚𝐸𝑝2 =

1

2(12

𝑁

𝑚)(0.40𝑚)2

=0.96 J

𝐸𝑝𝑇 = 0.96 𝐽 − 0.135 𝐽

𝐸𝑝𝑇 = 0.825 𝐽

OTRO PROBLEMA

• ¿Cuál es la máxima energía potencial que alcanzan dos pasajeros junto con la cabida de lanzamiento del nuevo slingshot de six flagssi la altura máxima a la que llega son 90m, y la masa total del vehículo es de 200kg?

SOLUCIÓN

• 𝐸𝑝 = 𝑚𝑔ℎ

• 𝐸𝑝 = (200𝑘𝑔)(9.81𝑚

𝑠2)(90𝑚)

• 𝐸𝑝 = 176,580 𝐽

LOS EFECTOS DE LAS CARGAS ELÉCTRICAS

• Las cargas eléctricas son componentes de la materia y se presentan de dos tipos: positiva y negativa.

CARGA ELÉCTRICA

• Es el flujo de electrones por medio de átomos que conforman un conductor que puede ser sólido, líquido o gaseoso.

• Sus unidades son: Coulomb [C]

• 1 C = 6.25𝑥1018 electrones.

FORMAS DE CARGAR UN CUERPO ELÉCTRICAMENTE.LOS EFECTOS DE LAS CARGAS ELÉCTRICAS

INDUCCIÓN

• Se observa cuando un cuerpo queestá cargado eléctricamente, seacerca a otro, sin tocarlo,ocasionando que se cargue, estosucede siempre y cuando sea unconductor.

EJEMPLO

• Acercar un peine eléctricamente cargado a un papel.

CONTACTO

• Se observa cuando un cuerpo que está cargadoeléctricamente, toca a un cuerpo provocando quese cargue eléctricamente, esto sucede siempre ycuando sea un conductor.

EJEMPLO

• Conectar un Reproductor BlueRay en uncontacto del hogar.

FROTAMIENTO

• Se observa cuando un cuerpo se frota con otro y losdos adquieren carga eléctrica, esto sucede siemprey cuando sean conductores.

EJEMPLO

•Al cepillarse el cabello.

EN EL SIGLO XVIII …

• Benjamín Franklin formuló una teoría llamada“teoría del flujo único” en donde determina queexisten tres tipos de carga en los cuerpos.

NEUTRO

• El que no presenta ningún comportamiento.

POSITIVO

• El que recibe cierta cantidad de este flujo al ser frotado, como el vidrio con la seda.

NEGATIVO

• El que recibe este flujo al ser frotado,como en el caso del ámbar con la piel.

LEY DE LAS ATRACCIONES Y REPULSIONES

• Dos cuerpos eléctricamente cargados con la mismacarga se repelen, mientras que si están cargadoscon cargas distintas se atraen.

• La concepción moderna de la constitución de la materianos dice que los átomos son aglomeraciones de partículasque poseen cierta carga.

LEY DE LAS ATRACCIONES Y REPULSIONES

ADEMÁS QUE:

• Los electrones poseen carga eléctrica negativa.

• Los protones poseen carga eléctrica positiva.

• Los neutrones no tienen carga eléctrica.

• Toda la materia en sus estado normal contiene la misma cantidadde electricidad positiva y negativa. Debido a que los protones yneutrones se localizan dentro del núcleo del átomo, las únicaspartículas que se pueden desplazar de un cuerpo a otro son loselectrones, por lo que los átomos, denominados iones, al ganar operder electrones quedan cargados.

DE LA SIGUIENTE MANERA:

• Ion positivo (catión) (pierdeelectrones)

• Ion negativo (anión) (ganaelectrones)

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA CARGA ELÉCTRICA

• La carga eléctrica neta de un sistema físico(suma de cargas negativas menos laspositivas), permanece constante antes ydespués de cualquier proceso que tenga lugaren dicho sistema.

LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA CARGA ELÉCTRICA

LOS EFECTOS DE LOS IMANES

• Un imán es aquel material en el cual existeun campo de fuerza la cual tiene la cualidadde atraer a otro material ferromagnético,regularmente el hierro, el níquel y cobalto.

• Todo imán tiene la característica de tenerdos polos: norte y sur.

ALERONES DE UN AVIÓN

CARACTERÍSTICAS DE LOS IMANES

• Pueden ser de dos tipos: naturales (magnetita) o artificiales(electroimanes).

• Atraer al hierro.

• Tener dos polos (norte y sur).

• Seguir la ley de atracción y repulsión de las cargas.

EFECTO SOBRE LA TIERRA

• Alrededor de la Tierra existe uncampo magnético y el núcleoterrestre se comporta con unimán.

• Uno de los efectos en la Tierradel magnetismo son las aurorasboreales.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

• Diamagnéticos: Son todos aquellos materiales endonde el paso de las líneas magnéticas es muchomás difícil que por el vacío.

• Ejemplos: Hule y plástico.

• Paramagnéticos: Son todos aquellos materiales en dondeel paso de las líneas magnéticas es relativamente igualque por el vacío.

• Por ejemplo. La tela y el papel.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

• Ferromagnéticos: Son todos aquellos materiales en dondeel paso de las líneas magnéticas es mucho mayor que porel vacío.

• Ejemplos: fierro, níquel, cobalto y acero.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

• Es la generación de unacorriente eléctrica en unconductor en movimiento enel interior de un campomagnético.

ELECTROIMÁN

• Es un solenoide de alambre decobre aislado con un núcleo defierro dulce, al pasar una corrienteeléctrica por el solenoide seconvierte en un imán potente.