Conceptos Clave de Trabajo y Energía en Física

Trabajo Mecánico

Si te pasas varias horas estudiando diarias, crees que has trabajado mucho, pero en verdad lo único que has hecho es un esfuerzo, pero no ha sido eficaz y no has realizado un trabajo. Por eso, no debes confundir trabajo con esfuerzo.

Por lo tanto, para que se realice un trabajo es necesario que se cumplan dos condiciones:

• Debe existir una fuerza.
• Debe producirse un desplazamiento.

El trabajo W es el producto de la fuerza por la distancia recorrida en la misma dirección que la fuerza.

Unidad de Trabajo Físico

Un julio es el trabajo realizado por una fuerza de 1 N cuando desplaza un cuerpo 1m en su misma dirección.

Trabajo Motor y Trabajo Resistente

Se pueden dar dos situaciones en cuanto al trabajo:

• Si el desplazamiento se produce en el mismo sentido que la fuerza, el trabajo es positivo y se denomina trabajo motor.
• Si el desplazamiento tiene sentido contrario a la fuerza, el trabajo es negativo y se llama trabajo resistente.

Energía

La energía es la capacidad que tiene un cuerpo de realizar trabajo. El trabajo que realiza un cuerpo o el que se realiza sobre él es la variación de energía que sufre.

Formas de Energía

Energía Mecánica

La energía mecánica es la que posee un cuerpo debido a su velocidad y a la posición que ocupa en el espacio.

Energía Cinética

La energía cinética es la que tienen los cuerpos en movimiento.

Energía Potencial

La energía potencial es la que almacena un cuerpo debido a la posición que ocupa en el espacio o a la deformación que experimenta.

Energía Potencial Gravitatoria

Un cuerpo adquiere energía potencial gravitatoria cuando está a una cierta altura sobre el suelo. Para elevar un cuerpo a una altura hay que vencer su peso y el trabajo estará realizado.

Energía Potencial Elástica

Es la energía almacenada por los cuerpos elásticos debido a la deformación que experimentan. El trabajo realizado por el muelle es el área comprendida entre la función y el eje de abscisas.

Conservación de la Energía Mecánica

La energía mecánica de un cuerpo permanece constante si se desprecian los rozamientos. Este enunciado constituye el principio de conservación de la energía mecánica.

Conservación y Degradación de la Energía

La energía ni se crea ni se destruye, únicamente se transforma de una forma a otra.

Cuando la energía se transforma de una manera o de otra, pierde su capacidad para realizar trabajo, es decir, es de menor calidad.

Aprovechamiento de la Energía

En los últimos 200 años ha cambiado la forma de obtener energía:

• En el siglo XIX se impuso el uso del carbón como consecuencia de su utilización en la máquina de vapor, los altos hornos o el ferrocarril.
• A principios del siglo XX, el petróleo comenzó a utilizarse a gran escala.
• Alrededor de 1970, el consumo del petróleo superó al del carbón y aumentó mucho el uso del gas natural.
• A finales del siglo XX, comenzaron a utilizarse energías alternativas como la solar, la eólica, la biomasa...
• En realidad, estas energías son viejos sistemas de producción de energía. Así, por ejemplo, la biomasa suministra energía desde que se descubrió el fuego, con el que se quemaban masas forestales, y el viento se usaba en las veletas de los barcos o en los molinos de viento.
• Hoy en día, la energía solar puede suministrar la energía necesaria para cubrir las necesidades energéticas domésticas en cuanto a electricidad, calefacción o calentamiento de agua.

Fuentes de Energía

Energías No Renovables

• Carbón: Combustible fósil de color negro que se utiliza sobre todo para la industria siderúrgica.
• Gas natural: Combustible fósil de alto contenido en metano que se utiliza como combustible industrial y doméstico.
• Petróleo: Combustible fósil que suministra gran cantidad de materias primas para la fabricación de numerosos productos.
• Nuclear: Se produce por la fisión de un núcleo pesado de un átomo para obtener otras dos masas casi iguales, neutrones y gran cantidad de energía.

Energías Renovables

• Solar: Llega a la Tierra en forma de radiación procedente del Sol y se requieren grandes espacios para almacenarla.
• Eólica: Se produce mediante el aprovechamiento de la energía cinética del viento.
• Hidráulica: La energía potencial del agua se transforma en energía eléctrica.
• Maremotriz: Es una energía muy poco utilizada que aprovecha la energía de las olas del mar.
• Geotérmica: Se encuentra almacenada debajo de la superficie en forma de calor (volcanes, fumarolas y géiseres).