Energia y Trabajo

Energía y Trabajo
Física I

Energía
El término energía tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento. La energía también es una magnitud física que se presenta bajo diversas formas, está involucrada en todos los procesos de cambio de estado físico, se transforma y se transmite, depende del sistema dereferencia y fijado éste se conserva.

Energía en la Mecánica Clásica
En física clásica, la ley universal de conservación de la energía —que es el fundamento del primer principio de la termodinámica—, indica que la energía ligada a un sistema aislado permanece constante en el tiempo. Por ejemplo, la energía cinética se cuantifica en función del movimiento de la materia, la energía potencial segúnpropiedades como el estado de deformación o a la posición de la materia en relación con las fuerzas que actúan sobre ella.

En la mecánica se encuentran:
Energía mecánica, que es la combinación o suma de los siguientes tipos:
Energía cinética: relativa al movimiento.
Energía potencial: la asociada a la posición dentro de un campo de fuerzas conservativo. Por ejemplo, está la Energía potencialgravitatoria y la Energía potencial elástica (o energía de deformación, llamada así debido a las deformaciones elásticas). Una onda también es capaz de transmitir energía al desplazarse por un medio elástico.

Energía Potencial

La energía potencial es el tipo de energía mecánica asociada a la posición o configuración de un objeto. Podemos pensar en la energía potencial como la energía almacenadaen el objeto debido a su posición y que se puede transformar en energía cinética o trabajo. El concepto energía potencial, U, se asocia con las llamadas fuerzas conservadoras; la energía cinética ganada (o perdida) por el sistema es compensada por una perdida (o ganancia) de una cantidad igual de energía potencial.
Se define la energía potencial como: U = mgh, donde m es la masa del objeto, g esla aceleración de gravedad y h es la altura del objeto.

Energía Potencial Elástica
Es almacenada como consecuencia de la deformación de un objeto elástico. De acuerdo con la ley de Hooke, la fuerza requerida para estirar el muelle es directamente proporcional a la cantidad de estiramiento. Puesto que la fuerza tiene la forma F = -kx, entonces, el trabajo realizado para estirar el muelle, a unadistancia x es

El cálculo de la energía potencial, es equivalente al cálculo del trabajo. Puesto que la fuerza que se requiere para alargar un muelle cambia con la distancia, el cálculo del trabajo implica una integral.


Derivada de la Energía Potencial
Si se conoce la función de energía potencial U, se puede obtener la fuerza en cualquier punto, tomando la derivada del potencial.Energía Cinética
La energía cinética es la energía que un objeto posee debido a su movimiento. La energía cinética depende de la masa y la velocidad del objeto según la ecuación E = (1/2)mv2 , donde m es la masa del objeto y v2 la velocidad del mismo elevada al cuadrado.
La energía como capacidad para realizar un trabajo es una moneda convertible. Para darle energía cinética a algo, debemostrabajar sobre ello. Este desarrollo usa el concepto de trabajo, así como la segunda ley de Newton y las ecuaciones del movimiento. Es un caso especial del principio trabajo-energía1, un poderoso principio general de la naturaleza.









Principio de la conservación de la energía
El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transformade unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación. En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia de rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce con el...