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INSTITUTO LA SALLE – FLORIDA “Libres para nacer de nuevo” Departamento de Ciencias Naturales Espacio Curricular: Física

AÑO 2010

4º Año
Profesor: Marcelo Perotti

TRABAJO Y ENERGÍA 1 – Energía El término energía, a diferencia de otros tratados hasta este momento, es usado habitualmente entre nosotros. Es una palabra común, empleada cotidianamente en frases como “cuanta energía tiene estapersona”, “comé tal o cual alimento que te llena de energía”, “ahorrar energía”, etc. Sin embargo, si se nos pregunta qué es la energía probablemente no sepamos dar una respuesta. La problemática viene de que el término energía es una construcción teórica que parte de una de las leyes más básicas de la física: la conservación de la energía. Esta ley gobierna todos los fenómenos naturalesconocidos hasta la fecha y dice que hay una cierta cantidad que llamamos energía que no cambia en los múltiples cambios que ocurren en la naturaleza. Esta es una idea abstracta, porque es un principio matemático; significa que hay una cierta cantidad numérica que no cambia cuando algo ocurre. Es importante darse cuenta que en la física actual no sabemos lo que la energía es. No tenemos un modelo deenergía formada por pequeñas gotas de un tamaño definido. Sin embargo, existen fórmulas para calcular una cierta cantidad numérica y todas sumadas nos dan siempre el mismo número.1 Vale decir, existe una fórmula para calcular las diferentes formas de energía que conocemos (cinética, potencial gravitatoria, elástica, química, eléctrica, etc.) y si tomamos un “sistema aislado” (es decir, no dejamos queentre ni salga nada del sistema que analizamos) entonces la suma de todas las energías dará siempre un mismo número. Antes de comenzar a analizar algunas de las fórmulas que permiten calcular algunas formas de energía, debemos comprender primero el significado del término energía. Para comprender el por qué de nuestro análisis recordemos una célebre frase de Einstein “Ningún científico piensa confórmulas. Antes que el físico comience a calcular ha de tener en su mente el curso de los razonamientos. Estos últimos, en la mayoría de los casos, pueden expresarse con palabras sencillas. Los cálculos y las fórmulas constituyen el paso siguiente” Las proposiciones que se puntualizan a continuación responden a la necesidad de darle significatividad al término energía:    La energía no es unaespecie de fluido, no es una especie de combustible necesario para producir transformaciones, Las transformaciones que experimenta un sistema son debidas a interacciones con otros sistemas o interacciones entre sus partes La idea de energía puede asociarse a la configuración de los sistemas y a la interacciones que estas configuraciones permiten (decimos por ejemplo que el

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Feymann – The FymannLectures on Physics 1987

viento tiene energía porque las partículas de aire pueden golpear las aspas de un molino y hacerlas girar venciendo la fricción)  Las transformaciones en la configuración de los sistemas pueden asociarse a variaciones de energía en dichos sistemas. En una primera aproximación podemos asociar la energía a la capacidad de producir transformaciones. Se puede hablar dediferentes formas de energía (cinética, potencial gravitatoria, etc.) asociadas a diferentes configuraciones de los sistemas y a distintas formas de interacción de la materia No tiene sentido hablar de la energía de un objeto aislado. Por ejemplo la energía cinética está relacionada a la capacidad de un sistema de interactuar con otros porque se mueve a una velocidad distinta que ellos. Tampocotiene sentido pensar que podemos determinar la energía absoluta de un sistema, solo podemos determinar sus variaciones Las variaciones de energía de un sistema pueden deberse a tres mecanismos de interacción distintos: el trabajo mecánico (que analizaremos operativamente en este curso), el calor y la radiación. El calor aparece como una magnitud que engloba el conjunto de trabajos mecánicos...