Energia

Energía
por Anthony Carpi, Ph.D.
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Cuando un rayo de sol penetra a través de una ventana, una hormiga gatea por una acera, o un auto va por la calle, hay un cambio en energía. Cambios en energía tienen lugar tan a menudo que los damos por hecho. Sin embargo, durante miles de años el concepto de energía ha sido malcomprendido. Las culturas antiguas asociaban el fuego con todas las formas de energía, y el filósofo griego Heráclito (~500 BC) explicó todo lo que pasaba en el universo en términos de energía. En los siglos que siguieron, muchos científicos propusieron teorías para explicar el concepto de energía, pero ninguno dio verdaderas luces sobre el tema.
En 1686, el famoso matemático Inglés y el físico Sir IsaacNewton delineó tres axiomas (o leyes) que describen el comportamiento de los cuerpos en movimiento. Las 'Leyes del Movimiento' de Newton fueron la primera descripción precisa de las fuerzas que afectan los objetos que se mueven y, por consiguiente, fueron la primera descripción precisa de la energía de los objetos que se mueven (llamada energía mecánica). Los axiomas de Newton establecieron labase de nuestro conocimiento de la energía y las fuerzas.
Hay muchas formas diferentes de energía: energía mecánica, energía eléctrica, energía que proviene del calor, energía que proviene de la luz, etc. Cada una de estas diferentes formas de energía tienen en común la habilidad de causar algún tipo de cambio o forma de hacer una labor. En realidad, la energía se define como la habilidad decausar cambio o hacer una labor. Por ejemplo, cuando un rayo de sol penetra a través de una ventana causa un cambio porque calienta el interior de la casa. La energía 'hace una labor' dentro de una hormiga al permitirle mover sus piernas. En un auto, la energía le permite a la máquina trabajar al mover las ruedas. Casi siempre que algo se mueve o cambia, se usa energía. 
Algunas formas de energíapueden ser descritas como si tuvieran dos estados diferentes. La energía potencial es energía que está asociada con la posición de un objeto relativa a un campo de fuerza. Se puede pensar que es una energía que está guardada, que todavía no está en uso. Por ejemplo, cuando uno levanta un peso pesado y lo mantiene levantado, el peso tiene una energía potencial por su posición relativa a la fuerza degravedad que lo empuja hacia abajo. Si el peso fuera soltado y empezara a caerse, la energía potencial que posee, se convertiría en energía cinética, que es la energía del movimiento.
Tratemos un experimento:
Imagine que tiene un peso pesado atado a una cuerda y a una polea. Mientras tira de la cuerda para levantar el peso más arriba, el peso se mueve contra la fuerza de gravedad y gana energíapotencial. Cuanto arriba que levanta el peso, más energía potencial tendrá el objeto. Si suelta la cuerda y deja caer el peso, la energía kinética sería liberada en una cantidad igual a la energía potencial que el objeto tenía anteriormente. La energía kinética está relacionada con el movimiento de un objeto, así que mientras el peso adquiere velocidad durante su caída, su energía kinéticaaumenta. Puede hacer este experimento. El enlace le permite levantar y dejar caer un peso de 100 kg. Puede observar como la energía potencial y kinética están relacionadas al 'congelar' el peso a diferentes alturas durante su caída (trate de no dejar caer el objeto en sus pies).

Medir la Energía Measuring Energy
Hay muchas maneras diferentes de medir la energía que acompaña algún tipo de cambio. Unamanera común de hacerlo es usar una unidad de energía llamada Joule. Un Joule es una cantidad de energía que se necesita para levantar un peso de una libra a una altura de nueve pulgadas. El nombre de Joule proviene del científico británico James Prescott Joule. Joule fue uno de los primeros científicos en demostrar que una forma de energía puede ser convertida en otras formas. En el famoso...