Feynman Richard.

Feynman Richard. The Feyn
man Lectures on Physics.
Bogota: Fondo Educativo Interamericano, 1971.

4-1 ¿Qué es la energía?
Para ilustrar las ideas y la clase de razonamiento que se puede usar en física teórica, examinaremos una de las leyes más básicas de la física:
La ley se llama la conservación de la energía. Establece que hay cierta cantidad que llamamos energía, que no cambia enlos múltiples cambios que ocurre en la naturaleza. Esta es una idea muy abstracta, porque es un principio matemático; significa que hay una cantidad numérica que no cambia cuando algo ocurre. No es la descripción de un mecanismo, o de algo concreto; ciertamente es un hecho raro que podamos calcular cierto número y que cuando terminemos de observar que la naturaleza haga sus trucos y calculemos elnúmero otra vez, éste será el mismo. (Algo así como el alfil en un cuadro negro, que después de cierto número de movimientos -cuyos detalles son desconocidos- queda en el mismo cuadro. Es una ley de esta naturaleza.) Puesto que ésta es una idea abstracta, ilustraremos su significado mediante una analogía.
Primero, cuando estamos calculando la energía, a veces algo de ella deja el sistema y se va ya veces algo entra. Para verificar la conservación de la energía debemos tener cuidado de no agregar ni quitar nada. Segundo, la energía tiene un gran número de formas diferentes, y hay una fórmula para cada una. Estas son:
energía gravitacional.
energía cinética
energía calórica
energía elástica
energía eléctrica
energía química
energía radiante
energía nuclear
energía de masa.
Sihacemos el total de las fórmulas para cada una de estas contribuciones, no cambiará a excepción de la energía que entra y que sale.
Que no exista el movimiento perpetuo es un enunciado general de la ley de la conservación de la energía.
4-2 Energía potencial gravitacional
Puede entenderse la conservación de la energía sólo si tenemos la fórmula para todas sus formas. Deseo discutir la fórmulapara la energía gravitacional cerca de la superficie de la tierra.
Consideremos máquinas levantadoras de pesos – máquinas que tienen la propiedad de levantar un peso bajando otro. Hagamos, además, una hipótesis: que no existe movimiento perpetuo para estas máquinas levantadoras de pesos.
En primer lugar hagámoslo para máquinas levantadoras de pesos, debe cumplirse que la máquina que levantó elpeso vuelva a su exacta condición origina, y además debe ser completamente independiente – esto es, que no haya recibido la energía de una fuente externa para levantar el peso.
Imaginemos que hay dos clases de maquinas, las no reversibles, (maquinas reales) y las reversibles, por supuesto no se consiguen en la realidad. Sin embargo, suponemos que existe una máquina reversible que baja una unidad depeso (un kilo o cualquier otra unidad) en una unidad de distancia y que al mismo tiempo levanta un peso de tres unidades. Llamemos Máquina A a esta máquina reversible. Supongamos que esta máquina reversible particular levante el peso de tres unidades una distancia X. A continuación, supongan que tenemos otra máquina, la Máquina B, que no es necesariamente reversible, que baja el peso de una unidaden una unidad de distancia, pero que levanta el peso de tres unidades una distancia Y. Podernos probar, ahora que Y no es más alta que X: es decir, que es imposible construir una máquina que levante un peso más alto que una máquina reversible. Veamos por qué. Supongamos que Y fuera más alta que X. Tomemos un peso de una unidad y bajémoslo una unidad de altura con la máquina B, con lo que se elevael peso de tres unidades una distancia Y. Entonces podríamos bajar el peso de Y a X, obteniendo energía gratis. y usar la máquina re-versible A, funcionando a la inversa, para bajar el peso de tres unidades una distancia X y levantar el peso de una unidad en una unidad de altura. ¡Esto retornará el peso de una unidad a donde estaba antes y dejará ambas máquinas listas para ser usadas de nuevo!...