Ciencias Básicas Plan Común
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ENERGÍA I TEMAS La energía se define como la capacidad de un cuerpo para realizar trabajo. Es una unidad escalar, es decir, se mide mediante una cantidad más una unidad. En el Sistema Internacional de Unidades su unidad es el Joule [J] y en el sistema de unidades cegesimal su unidad es la dina. Existen varios tipos de energía:
En esta clase estudiaremos la energía mecánica, que comprende dos tipos: la energía cinética y la energía potencial. Energía Cinética Este tipo de energía la posee todo cuerpo que se encuentra en movimiento, es decir, está relacionada con la rapidez del cuerpo. La energía cinética de un cuerpo es directamente proporcional a su masa y al cuadrado de su rapidez, y se puede determinar a través de la siguiente expresión:
Las unidades más utilizadas para medir la energía cinética, según los sistemas de unidades, son las siguientes:
Energía Potencial Energía que posee un cuerpo de acuerdo a su posición o condición. Está relacionada con la posición del cuerpo. Podemos distinguir dos tipos de energía potencial: Energía Potencial Gravitatoria La posición es considerada como la altura a la que se encuentra el cuerpo respecto del suelo. Se puede determinar a través de la siguiente expresión:
Las unidades más utilizadas para medir la energía potencial gravitatoria, según los sistemas de unidades, son las siguientes:
Energía Potencial Elástica La posición se considera respecto de la posición de equilibrio del material elástico. Se puede determinar a través de la siguiente expresión:
Donde
Las unidades más utilizadas para medir la energía potencial gravitatoria, según los sistemas de unidades,son las siguientes:
El trabajo total realizado por la fuerza neta es igual a la variación de energía cinética, es decir, el trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo es igual al cambio de su energía cinética. Si la energía cinética aumenta, el trabajo sobre el cuerpo es positivo. Si la energía cinética disminuye, el trabajo sobre el cuerpo es negativo.
Las unidades más utilizadas para medir el trabajo, según los sistemas de unidades, son las siguientes:
3. Trabajo - Energía Potencial El trabajo realizado por la fuerza peso es igual al valor opuesto de la variación de energía potencial gravitatoria. El trabajo realizado por la fuerza elástica es igual al valor opuesto de la variación de energía potencial elástica.
Las unidades para medir el trabajo, según los sistemas de unidades, son las siguientes:
Es la suma de las energías cinética y potencial (gravitatoria y/o elástica) de un cuerpo.
Principio general de conservación de la energía La energía se puede transformar de un tipo a otro, pero no puede ser creada ni destruida. De manera que la energía total es constante.
Disipativas Son aquellas en que el trabajo realizado depende de la trayectoria (roce).
Conservativas Son aquellas en que el trabajo realizado es independiente de la trayectoria (peso, fuerza elástica).
Trabajo realizado por fuerzas no conservativas o disipativas El trabajo realizado por fuerzas no conservativas (roce) es igual a la variación de energía mecánica del sistema.
Principio de conservación de la energía mecánica Si en un sistema sólo actúan fuerzas conservativas, se dice que no existen pérdidas de energía, es decir, la energía mecánica del sistema permanece constante en todo momento. A medida que un cuerpo desciende, su energía potencial va disminuyendo paulatinamente hasta hacerse nula, cuando alcanza su altura mínima. Esto significa que la energía potencial va transformándose gradualmente en energía cinética. Esta transformación es tal que, en cualquier punto de la trayectoria del cuerpo, la disminución de EP equivale al aumento de EC y viceversa. En otras palabras, en cualquier punto de la trayectoria se tendrá: Lo anterior corresponde a decir que “en un sistema aislado, la energía mecánica total permanece constante”. Un sistema aislado es aquel en el cual no se efectúa intercambio de energía con cuerpos ajenos al sistema. A un sistema con estas características se lo denomina sistema conservativo.
A continuación encontrarás una síntesis de la clase. Utilízala como una forma de sistematizar y reforzar los conocimientos adquiridos durante esta sesión.
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