Física tema 14: Energía

La energía es una propiedad intrínseca de los sistemas( porción de materia limitada por una superficie cerrada real o imaginaria), que les permite producir cambios tanto en ellos mismos como en otros quedando de manifiesto en toda transformación, este hecho de que sea una propiedad de los sistemas es lo que la diferencia de la fuerza.
La energía tiene estas características:

• La energía puede transferirse de un sistema a otro al igual que transportarla y almacenarla ( como la energía química)
• La energía esta presente en toda transformación, cuando dos sistemas interaccionan, se transfiere o intercambia energía provocando cambios en ambos sistemas y en la propia energía.
• La energía puede ser cinética que es la que tiene un cuerpo al estar en movimiento o potencial, debida a las posiciones relativas de los cuerpos dentro de los sistemas
• La cantidad de energía en una transformación se conserva
• La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma, hay  la misma cantidad de esta al principio de la transformación que al final, aunque la distribución de las diferentes formas de energía sea distinta
• La energía se degrada en los procesos de transformación, de manera que existen unas formas de energía que permiten un número mayor de transformaciones que otras.
• Para medir las transferencias de energía entre los sistemas utilizamos:
  Trabajo, Calor y Radiación, pero únicamente vamos a usar el trabajo en esta unidad, Trabajo se produce cuando intervienen fuerzas que producen desplazamiento.

La energía en el SI se mide en J julios

El trabajo-

Cuando intervienen fuerzas en los intercambios de energía entre dos sistemas y estas producen desplazamiento, se dicen que las fuerzas realizan un trabajo, siendo esta magnitud la medida del intercambio de energía entre los sistemas que interaccionan luego definimos trabajo realizado o W por una F constante que produce un desplazamiento Ar sobre un cuerpo, como el producto de componente de la fuerza sobre la dirección de desplazamiento por el módulo de desplazamiento, es decir el producto del módulo de la fuerza, por el módulo del desplazamiento producido y por el coseno del ángulo que forman los vectores F y Ar es decir
W=F* Ar/ W=Ft*Ar=F*Ar*cos angulo

 Se mide en Julios que es el trabajo realizado por la fuerza de un newton  cuando produce un desplazamiento de un metro en la dirección de la fuerza

Energía y Trabajo

 Como el trabajo es una medida de transferencias de energía aquí hay algu8nas de las relaciones entre estas magnitudes

Energía cinética y trabajo-

Todo cuerpo con masa m por el hecho de moverse con una velocidad v, tiene energía cinética, para que la energía cinética de un cuerpo cambie es necesario que actúe sobre el una fuerza, siendo el W realizado por esa fuerza la medida del cambio de la energía cinética (ejemplos final)

El trabajo realizado por la fuerza aplicada mide la variación de su energía cinética

Este resultado se generaliza a todo tipo de fuerzas con el nombre de teorema de las fuerzas vivas:
El trabajo realizado por la fuerza resultante que actúa sobre un cuerpo se emplea en variar su energía cinética

Energía potencial gravitatoria y trabajo-

Los cuerpos que están situados dentro del campo gravitatorio terrestre, tienen cierta cantidad de energía que denominamos potencial gravitatoria o simplemente energía potencial, se calculan diferencias de energías potenciales. Cuando se habla de la energía potencial en un punto determinado hay que referirlo a otro punto en el que se convenga que la energía potencial vale 0 (ejemplos final).

Energía potencial elástica y trabajo-

Consideramos un cuerpo sujeto a un muelle horizontal de constante elástica k si deformamos el muelle Ax y lo soltamos sobre el solo actúa la fuerza recuperadora ejercida por el muelle, estas fuerzas realizan un trabajo cuando desplazan un cuerpo desde una posición a otra que será igual al área comprendida debajo del gráfico y que se puede calculara con un formula (al final) igual que la otra. Si las fuerzas que actúan las ejercemos nosotros desde el exterior el trabajo será igual y de signo contrario Las fuerzas conservativas son aquellas como la gravitatoria y la elástica, cuyos trabajos se pueden expresar como la diferencia de una función que solo depende de la posición, por eso el trabajo que realizan depende de los puntos y no del camino seguido al desplazar un cuerpo de un punto al otro

Principio de conservación de la energía mecánica-

La suma de las energías cinética y potenciales se denomina energía mecánicaEste principio dice que si las únicas fuerzas que actúan en un cuerpo son conservativas , la energía mecánica de un cuerpo se mantiene constante, luego es = 0
El trabajo realizado por las fuerzas no conservativas es igual a la variación de la energía mecánicaEn cualquier proceso de transformación real de energía , esta se conserva siempre en cantidad, pero también se degrada en el sentido de que una parte de ella se transforma en energía no recuperable(339).

Potencia

El trabajo es independiente al tiempo que se tarda en realizarlo, las máquinas por ejemplo no ahorran trabajo sino que ahorran esfuerzo, y hace que la tarea sea más rápida, esta propiedad, la potencia relaciona la energía transferida con el tiempo que se tarda en transferirla, la  potencia media es la energía transformada en la unidad de tiempo se mide en w, vatios (341)