03Ud1 Energía12 17

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LA ENERG íA Y SU TRANSFORMACIÓN

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3 Formas de manifestación
de la energía

La energía puede manifestarse de seis forma s distintas: energía mecánica, calorífica o
térmica, eléctrica, química, nuclear y radiante electromagnética.

3.1 Energ ía mecánica
La energía mecánica (Em ) siempre es la suma de las energías cinética (E) y potencial (Ep ) :

t; = t, + Ep
La energía cinética es laenergía de un cuerpo debida a su velocidad. Así, para una
misma masa, cuanto mayo r es la velocidad del objeto, mayor energía cinética posee:
Ee = 1/2 . m . v2

donde m = masa del cuerpo que se mueve y y = velocidad lineal del objeto.
1 - - - - ---;-_

0---

---:--

La energía potencial es la energía de un cuerpo debida a la altura a la que se encuentra
dentro de un campo de fuerzas determinado .Nosotros nos vamos a cent rar exclusivamente en el gravitatorio te rrestre:
E=m·g·
h
p

2 -

-

-

-

-

---'----

donde h = altura a la que se encuentra el cuerpo y g = gravedad = 9,S rn/s"
h,

h,

Cuando se suelta un cuerpo que se encuentra a una distancia h, del suelo, empieza a
ceder su energía potencial (Ep ) ' transformándola en energía cinética (E), o lo que es
lo mismo, en energía demovimiento. Al pasar el cuerpo de la posición 1 a la posición 2
habrá cedido energía potencial que se ha transformado en energía cinética, por lo que
se cumple:
Ep = Ee ~ m . g . h = 1/2 . m . y2; g . h = 1/2 . y2 ~ y2 = 2 . g . h; v =-/2 . g . h
que será la velocidad que tiene el cuerpo en el punto 2.

.g.1.4.

Ej emp lo 7

Desde un helicóptero, a una altura de 100 m, se suelta un objeto que pesa 2kg. Calcula la energía mecánica, cinética
y potencial en los puntos siguientes: a) antes de soltar el objeto; b) cuando está a 10 m del suelo.
Solución
a)

E, = 1/2 m . y2 = OJ, porque y = O mis
Ep = m . g . hl = 2 . 9 ' S . 100 = 1960 J
Em = Ee + Ep = O + 1960 = 1960 J

b)

y = -/2
Ee = 1/2
Ep = m .
Em = Ee +

. g . h = -/ 2 . 9,S . 90 = 42 mis
. m . y2 = 1/2 . 2 . 422 = 1764 J
g . h2 = 2 . 9 ' S. 10 = 196 J
Ep = 1764 + 196 = 1 960 J

Actividades

17> Un avión lanza una carga de 1000 kg cuando se
encuentra a una alt ura de SOO m. Calcula su energía
cinética y mecánica en los siguientes casos:
a) Cuando el objeto ha recorrido una distancia de
430 m.

b) Cuando el objeto está a punto de impactar contra
el suelo.
S: a) Ee = 4,21 . 10 6 J; Em = 7,S4 . 10 6 J.

b) Ee = 7,S4 . 10 6 J; Em = 7,S4. 10 6 J .

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LA ENERG íA Y SU TRANSFORMAC iÓN

15

3.2 Energía calorífica o térmica
La energía térmica es aquella que contiene un cuerpo por el movimiento de sus moléculas.
El calor es la energía térmica en tránsito o en movimiento, mientras que la temperat ura
indica el grado o intensidad de la energía térmica, independientemente de su cantidad.
La energía térmica se puede transmitir (porconducción , convección y radiación) o se
puede acumula r.

o

A. Transmisión del calor por conducción

El calor (energía) de un cuerpo de mayor temperatura pasa a uno de menor, por efecto
de los choques moleculares. Por ejemplo, un trozo de carne que se cocina en una sartén.
Q=

(Al d) . S . (Tf

-

Ti) . t

donde: A = coeficiente de conductividad (kcaljm . h . OC)
d = espacio entre dossuperficies del mismo cuerpo o espesor (m)
S = superficies de transmisión del cuerpo (rn")
t

=

tiempo (h)

Ejemp lo 8

Una caldera con unas paredes de 5 mm de espesor y de superficie 345 cm ' se
quiere mantener a 125 oc. Sabiendo que está fabricada de acero, determina la
cantidad de calor que es necesario aportar por hora (en kcaljh) para mantener
dicha temperatura. Se supone que en el exterior latemperat ura es de 22 oc.
~ Agua fria

Solución
Se pasa la superficie a metros cuadrados y el
espesor a metros :
d = espesor caldera = 5 mm

=

0,005 m

S = superficie de la caldera = 345 cm' =
= 0,0345 m2

Aacero = 12,5 kcaljm . h . "C

Metales puros
Aluminio
Cobre
Hierro
Mercurio
Níquel
Plata
Líquidos
Agua
Aceite
Aleaciones
Acero
Bronce
Cromoníquel
Duraluminio
Latón
Gases
Aire seco

197
378
60

7.2...