Física Energia

Unidad 2

(2.0) Energía – Trabajo

Quizás el concepto más importante de toda la ciencia sea la energía. La combinación de energía y materia forma el Universo: la materia es sustancia, en tanto que la energía es lo que mueve la sustancia. Es fácil de entender la idea de materia. La materia es lo que podemos ver, oler y sentir. En cambio, la energía es abstracta; no la vemos, ni laolemos, ni la sentimos la mayoría de las veces. Es sorprendente que Isaac Newton no conociera la idea de energía, y que todavía se debatiera su existencia en la década de 1850. Aunque la energía nos es muy familiar, resulta difícil definirla, porque no es una “cosa”, sino que es una cosa y un proceso a la vez, algo así como si fuera a la vez un sustantivo y un verbo. Las personas, los lugares, lascosas tienen energía, aunque normalmente observamos la energía sólo cuando se transfiere o se transforma. Nos llega en forma de ondas electromagnéticas del sol, y la sentimos como energía térmica; es captada por las plantas y une las moléculas de la materia; está en el alimento que comemos y la recibimos a través de la digestión. Incluso la materia misma es energía condensada y embotellada, como seestableció en la célebre fórmula de Einstein, E= m c2 .

Resumiendo podemos decir que la energía es una propiedad de los cuerpos o sistemas de cuerpos , como la masa, la elasticidad o la velocidad, gracias a la cual se pueden explicar los cambios físicos o químicos de un objeto por su interacción con otro. Esta explicación es posible porque la energía se puede transformar de una forma a otraen la interacción entre los cuerpos y también puede transferirse de un objeto a otro en las mismas interacciones. Al igual que otras propiedades, a la energía se puede asignar un valor numérico que nos ayuda a predecir los efectos que tendrá un objeto en interacción con otro.

Una de las leyes más importantes de la física es la de la conservación de la energía que afirma que la energía deun sistema que no interactúa con otro no puede crearse ni destruirse, sólo transformarse de una forma a otra. En cualquier interacción dentro de ese sistema que no interactúa con nada más, su energía total permanece constante.
Por ahora comenzaremos nuestro estudio de la energía analizando un concepto relacionado: el trabajo.


(2.1) Trabajo

Cuando levantamos una carga contra lagravedad terrestre, hacemos trabajo. Cuanto más pesada sea la carga, o cuanto más alto la levantemos, realizaremos mayor trabajo. Siempre que se efectúa trabajo vienen a colación dos cuestiones 1. la aplicación de una fuerza y 2. el movimiento de algo debido a esa fuerza. Para el caso más sencillo, cuando la fuerza es constante y el movimiento es en línea recta y en dirección de la fuerza, eltrabajo efectuado por una fuerza aplicada sobre un objeto se define como el producto de la fuerza por la distancia que se mueve el objeto. En forma abreviada:

Trabajo = fuerza x distancia

T = F . d En forma general: T = F . cos α . d


(1) (2)F
α
F. cos α



d



Donde: F . cos α es la proyección de F en la dirección del desplazamiento d.
α = ángulo que forma Fcon la dirección de desplazamiento.
(1) estado antes del desplazamiento – (2) estado después del desplazamiento.



Nota: según las distintas bibliografías trabajo puede estar representado por la letra L (lavoro), o W (work).

En el caso de que la distancia y la fuerza tengan la misma dirección y sentido, cos 0° = 1 por lo que :
T = F . d .

a) Si F y d tienen la...