energia

Unidad 5
INTRODUCCIÓN
La palabra energía es una de las que más se emplean en la actualidad. ¿Has pensado a qué se debe esto? El concepto de energía se emplea en todas las ciencias y es muy importante en nuestra vida social. La potencia de un país se puede medir en términos de la energía que se consume; cada día nos preocupamos más por tener autos que sean más eficientes en su consumo deenergía; los científicos buscan formas de energía que contaminen menos nuestro planeta. El caso es que la energía es un concepto muy importante porque está presente en la explicación de todos los fenómenos que nos rodean y sin embargo es muy difícil de definir. La energía no es algo que las cosas posean, es más bien un concepto que podemos definir cuando somos capaces de observar sus efectos. En estaunidad nos acercaremos al estudio de este importantísimo concepto.
TRIVIA
En un acto del circo un payaso está acostado en el suelo y otro hombre se dispone a golpearlo con un martillo. Para hacer el acto más impresionante el payaso coloca un yunque sobre su estómago ¿Es de esta manera el acto más peligroso para el payaso? ¿De qué protege el yunque al payaso?
El yunque protege al payaso de laenergía cinética del martillo, pues una buena parte de ella se absorbe en el yunque, y esa energía se transforma en calor. Durante el impacto la fuerza sobre el yunque es igual y opuesta a la fuerza sobre el martillo. El impulso que detiene el martillo sobre el yunque es el impulso que se transmite por el yunque y llega al payaso. Si el martillo se detiene, el impulso cancela el momento del martillocompletamente y todo el momento llega al payaso, a quien no le hace daño pues el yunque tiene mucha más masa que el martillo y por ello se mueve muy poco. En el caso de la energía cinética, en cambio, en lugar de analizar el tiempo durante el cual actúa la fuerza, tomamos en cuenta la distancia sobre la que actúa. El martillo se mueve una distancia grande, pero el yunque, bajo la acción de la mismafuerza, se mueve una distancia muy pequeña; la misma fuerza pero distancias diferentes resultan en energías cinéticas muy diferentes. El martillo pierde más energía de la que adquiere el yunque y es por eso que el yunque protege al payaso.
CONCEPTOS FUNDAMENTALES
Trabajo algo en vano
Cualquier objeto en movimiento tiene la capacidad de hacer trabajo sobre otro objeto: un jugador de futbolamericano hace trabajo sobre otro cuando choca contra él en un partido.
Las fuerzas que actúan sobre los objetos pueden clasificarse en dos tipos: fuerzas conservativas y no conservativas.
Llamamos a una fuerza conservativa si el trabajo hecho por la fuerza sobre un objeto en movimiento de un punto a otro depende únicamente de las posiciones inicial y final del objeto, y es independiente de latrayectoria seguida por el objeto durante el trayecto.
La fuerza de gravedad es una fuerza conservativa. El trabajo hecho por esta fuerza sobre un objeto que cae desde una altura h cerca de la superficie de la Tierra es
W = Fd = mgh
Supongamos ahora que en lugar de caer verticalmente el objeto se desliza, sin fricción, sobre un plano inclinado iniciando, su movimiento a una altura h igual que la de lacaída libre. En este caso el trabajo hecho por la fuerza de gravedad es W= mgcosq(y2-y1), pero como cosq(y2-y1) es precisamente h, de manera que el trabajo efectuado por la fuerza es igual a mgh y no depende de la trayectoria que siguió el objeto en su caída.
Otra manera equivalente de determinar si una fuerza es conservativa consiste en calcular el trabajo hecho por dicha fuerza sobre un objetoque se mueve sobre una trayectoria cerrada. Si el resultado de este cálculo es cero, sin importar la forma de la trayectoria, se puede concluir que la fuerza es conservativa. En el caso del movimiento sobre una trayectoria cerrada vemos algo importante: el trabajo hecho por una fuerza conservativa es recuperable, es decir, si en una parte del trayecto la fuerza hace trabajo positivo sobre el...