Introducción
En este trabajo se tratará el tema
Conservación de la energía.
Como se verá a continuación
existen tipos de energía como la mecánica y la
potencial.
La energía mecánica es la suma de su
energía cinética y de su energía potencial:
E = Ec + Ep .
El trabajo es la cantidad de fuerza
multiplicada por la distancia que recorre dicha
fuerza.
Principios de
Conservación De la Energía
El Principio de conservación de la energía
indica que la energía no se crea ni se destruye;
sólo se transforma de 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 no En todos los
casos donde actúen fuerzas conservativas, la
energía mecánica total, es decir, la energía
cinética más la energía potencial en
cualquier instante de la trayectoria es la misma; por ejemplo, la
fuerza gravitacional, pues en cualquier trabajo que realice un
cuerpo contra la fuerza de gravedad de la Tierra, la
energía se recuperará íntegramente cuando el
cuerpo descienda.
Em = Ec + Ep
donde Em = energía mecánica total
expresada en joules. Sustituyendo las expresiones de las
energías:
Em = 1/2mv2 + mgh.
En resumen, "la energía existente en un sistema
es una cantidad constante que no se crea ni se destruye,
únicamente se transforma". Respecto de fuerzas no
conservativas (por ejemplo la fricción) no podemos hablar
de energía potencial; sin embargo, la conservación
de la energía se mantiene en la forma:
Em = Ec + Q donde Q es ahora el calor disipado al
ambiente. En este caso la EC disminuyesiempre y eventualmente el
calor transporta la energía a la
atmósfera.Principios de la Conservación de
la Energía Mecánica
Enunciado: "La
energía mecánica se conserva siempre que no
actúen fuerzas no conservativas."
Se define la energía mecánica de una
partícula como la suma de su energía
cinética y de su
energía potencial: E = Ec + Ep .
El teorema de las fuerzas vivas o teorema de la
energía cinética nos dice que el trabajo
total
realizado sobre una partícula por las
distintasfuerzas actuantes es igual al cambio de
energía
cinética que experimenta la partícula: W =
?Ec .
El trabajo total es la suma del realizado por lasfuerzas
conservativas (WC ) y el efectuado por las fuerzas no
conservativas (WNC ): W =WNC +WC.
(Recordemos que las fuerzas conservativas son las que
pueden devolver el trabajo que se realiza para vencerlas, como la
fuerza de un muelle o las fuerzas centrales.)
Por otra parte, el trabajo realizado exclusivamente por
las fuerzas conservativas se puede
expresar como una disminución de la
energía potencial de la partícula: WC = -?Ep
.
En resumen, podemos escribir:
W = ?Ec =WNC +WC =WNC – ?Ep entonces WNC = ?Ec + ?Ep
entonces WNC = ?E
Lo anterior expresa el resultado conocido como principio
de conservación de la energía
mecánica:
La energía mecánica de un cuerpo sujeto
únicamente a fuerzas conservativas se mantiene
constante.
Si WNC = 0 entonces ?E = 0 entonces E = cte entonces ?Ec
= ?Ep.
Es decir: el aumento de energía cinética
conlleva una disminución de energía potencial (y
al
revés). Ej.: la energía potencial
gravitatoria de una piedra que cae desde un puente se transforma
en energía cinética y la energía
mecánica permanece constante durante toda la caída
(si despreciamos la fricción con el aire).
Cuando actúan también fuerzas no
conservativas, el trabajo realizado por éstas produce
una
variación en la energía mecánica
del cuerpo. Por ejemplo, si existe rozamiento se disipa parte de
la energía y el cuerpo se frena. Pero la energía
mecánica disipada se transforma en algún otro tipo
de energía; en el caso del rozamiento se produce un
aumento de la energía interna del sistema
cuerpo-superficie de fricción, que se manifiesta en un
incremento de la temperatura.
Así llegamos al principio general de
conservación de la energía:
Si consideramos el conjunto de todo el sistema como un
todo aislado (sin interacción con ningúnotro
sistema), la energía total del sistema es constante. La
energía no puede crearse ni destruirse; en los procesos
físicos ocurren intercambios de energía, pero
siempre de forma que la energía total se mantenga
constante.
Relación del Trabajo
El trabajo es la
cantidad de fuerza multiplicada por la
distancia que recorre dicha fuerza. Esta puede ser aplicada
a un punto imaginario o a un cuerpo para moverlo. Pero hay que
tener en cuenta también, que la dirección de
la fuerza puede o no coincidir con la dirección
sobre la que se está moviendo el cuerpo. En caso de no
coincidir, hay que tener en cuenta el ángulo que separa
estas dos direcciones.
T = F. d. Cosa
Por lo tanto. El trabajo es igual al
producto de la fuerza por la distancia y por el coseno del
ángulo que existe entre la dirección de la fuerza y
la dirección que recorre el punto o el objeto que se
mueve.
Sabemos que en Física se usan muchas
unidades dependiendo de los sistemas utilizados. La magnitud
Trabajo no es la excepción. Cuando la fuerza se mide en
Newton (Sistema MKS) o Internacional, y la distancia en metros,
el trabajo es medido en Joule (J). Otra unidad es el Kilogrametro
(Kgm) que surge de medir la fuerza en Kgs f (Kilogramos fuerza) y
distancia en metros. Otro mucho menos usado es el Ergio usado
cuando se mide la distancia en centímetros y la fuerza en
gramos fuerza.
Un ejemplo:
Una fuerza de 20 Newton se aplica
a un cuerpo que está apoyado sobre una superficie
horizontal y lo mueve 2 metros. El ángulo de la fuerza es
de 0 grado con respecto a la horizontal. Calcular el
trabajo realizado por dicha fuerza.
T = F. d. Cosa
T = 20 N. 2 Mts. Cos0
T = 40 NM. = 40 J (Joule).
Cuando la distancia se mide en metros y
la fuerza en Newton, el trabajo se mide en
joule.
Ahora supongamos que en el mismo problema usamos un
ángulo distinto de 0.Por ejemplo 30 grados.
T = 20 N. 2 Mts. Cos30
T = 20 N. 2 Mts. 0.891
T = 35.64 J.
Se puede ver que el valor varía. Y
si usáramos 90 grados el trabajo se anularía por
completo ya que el coseno de 90 es igual a cero.
Conclusión
Se conoció por medio de este trabajo
escrito las diferentes energías , sus fórmulas y
como se empleaban. Cabe añadir que fue de gran ayuda este
escrito ya que conocimos un poco más del tema
conservación de la energía.
Infografía
http://www.kalipedia.com/ecologia/tema/principio-conservacion-energia.html?x=20070924klpcnafyq_269.Kes
https://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa
http://beta.ucoz.es/news/principio_de_conservacion_de_la_energia_mecanica/2012-08-25-18
Autor:
Yay Briggitte Tabone