Conceptos Esenciales sobre Energía y Dinámica

Conceptos Fundamentales de Trabajo y Energía

Trabajo

Se define como el caso en el que la fuerza produce un desplazamiento en la dirección de esta.

Energía

Es la capacidad que tienen los cuerpos de producir transformaciones, por ejemplo, realizar un trabajo. La variación de energía es igual al trabajo realizado. Existen diferentes tipos de energía:

• Mecánica: Se produce por fuerzas mecánicas. Se divide en dos tipos:
  • Potencial: Energía que tienen los cuerpos debido a su posición.
  • Cinética: Energía que poseen los cuerpos en movimiento.
• Térmica: Se debe al movimiento de las partículas de la materia. Un cuerpo a baja temperatura tiene menos energía térmica que otro con mayor temperatura.
• Eléctrica: Causada por el movimiento de las cargas eléctricas en los materiales conductores.
• Electromagnética: La poseen las ondas electromagnéticas, como la luz visible o las ondas de radio.
• Nuclear: Es la almacenada en el núcleo de los átomos y la que se libera en las reacciones nucleares.
• Interna: Engloba todas las formas de energía que puede haber en el interior de un cuerpo.

Trabajo realizado por una fuerza constante

1. Sin desplazamiento no hay trabajo.
2. El desplazamiento tiene que producirse en la dirección de la fuerza.

Consecuencias de la dirección del trabajo

• El trabajo es máximo y positivo si la dirección y el sentido de la fuerza coinciden con los del desplazamiento.
• El trabajo realizado es nulo si las direcciones de la fuerza y el desplazamiento son perpendiculares.
• El trabajo es negativo si el desplazamiento y la fuerza tienen sentido contrario.
• Solo realiza trabajo la componente de la fuerza que coincide con la dirección del desplazamiento.

Potencia y Rendimiento

La potencia es la rapidez con la que se realiza un trabajo. La unidad en el SI es el vatio (W), que se define como la potencia necesaria para realizar un trabajo de un julio en un segundo.

Para medir la pérdida de potencia se define el rendimiento de una máquina como:

Rendimiento = (Potencia real / Potencia teórica) × 100

Se define el kilovatio-hora (kWh) como el trabajo realizado por una máquina de 1 kW de potencia durante una hora.

Nota: 1 caballo de vapor (CV) = 736 W.

Energía Cinética

Es la capacidad para efectuar trabajo por medio del movimiento y depende de dos factores: la masa del cuerpo y su velocidad. La variación de la energía cinética es igual al trabajo realizado por la resultante de todas sus fuerzas.