Energia

LA ENERGIA EN CINEMATICA

INTRODUCCIÓN
 
La energía (palabra de deriva del gr.   que significa trabajoso) generalmente se define energía de la siguiente manera:
 
Llamamos energía de un cuerpo o un sistema de cuerpos, a la capacidad que tiene el mismo de realizar un trabajo sobre otro cuerpo mediante una interacción.
 
Lo primero que nos viene a la mente es ¿podemos cuantificar laenergía que posee un cuerpo? El intentar contestar esta pregunta, nos lleva a analizar algunos casos como los que plantearemos a continuación.
 
Comencemos por analizar el trabajo que realiza un tractor que está arando el campo. Este aplica una fuerza sobre el arado y, al desplazarse, la tierra se abre dándose vuelta. Como en este caso el ángulo formado entre el vector fuerza, que aplica eltractor sobre el arado, y el vector desplazamiento, que experimenta el arado, es menor que 90°, la función coseno es positiva y trabajo realizado también.
 
Al preguntarnos ¿cuanto trabajo puede realizar el tractor?, observamos que para poder continuar trabajando, es necesario abastecerlo de combustible; aceite; neumáticos; refacciones etc. Siempre se gasta algo y cuando no se pueda remplazar lo quese ha gastado, el tractor no podrá trabajar más. Por lo tanto la pregunta no tiene respuesta.
 
 Sabemos que el tractor ha trabajado, cuando existe un decremento o un incremento negativo de algo, y para que continúe trabajando, fuerzas externas al tractor deberán realizar trabajo llenando el tanque de combustible, reponiendo el aceite etc.
 
A funciones matemáticas de estas cosas, que varíancuando el tractor realiza trabajo o se realiza trabajo sobre él, y que tienen dimensiones de trabajo, le llamamos energía. Concluimos que si el tractor realiza trabajo aplicando fuerza sobre otros cuerpos, su energía disminuye y cuando otras fuerzas realizan trabajo positivo sobre él su energía aumenta.
 
Lo que si podemos evaluar, es cuanto trabajo ha realizado el tractor en cualquier intervalode tiempo, analizando lo que se ha gastado en combustible, en aceite, en neumáticos, etc.
 
Analicemos ahora un obrero de la construcción que está construyendo una pared. Él también aplica fuerzas sobre los objetos y los desplaza. Realiza trabajo positivo sobre el medio ambiente que lo rodea. Cuanto mayor sea el trabajo realizado, más energía consume y si no repone esa energía con unaalimentación acorde, comenzará a variar su masa corporal entre otras cosas.
En este último caso, podemos calcular el trabajo realizado, evaluando la cantidad de alimentos asimilados, no solamente los ingeridos, y la variación de masa corporal. Es por esta razón que las dietas alimenticias se miden en unidades trabajo.
 
Podríamos continuar citando ejemplos, pero siempre encontraremos que: si se realizatrabajo positivo sobre un sistema, la energía del mismo aumenta y si el trabajo es negativo la energía del sistema disminuye. En forma general podemos escribir:
 

 
Esto significa que el trabajo de cualquier fuerza o sistema de fuerzas, lo podemos evaluar analizando fuerzas y desplazamientos o, en función de otras variables. Donde a estas funciones matemáticas de otras variables que no son nila fuerza ni el desplazamiento, que nos permiten calcular el trabajo como una diferencia de la misma, les llamamos energías.
 
Como en el S.I. el trabajo lo medimos en Joule, las energías también, para que la última relación escrita, sea válida.
 
ENERGÍA CINÉTICA
 
Vimos bajo el título trabajo de la fuerza neta, que este es igual a la variación del término que resulta del producto de lamasa del cuerpo por la rapidez al cuadrado dividido 2 y habíamos escrito:
 

 
Decimos entonces que el trabajo de la fuerza neta lo podemos cuantificar analizando las fuerza netay los desplazamientos o simplemente analizando cuanto se incrementa el término masa multiplicada por la rapidez al cuadrado dividido dos. A este término, le llamamos energía cinética, porque es energía de movimiento...