Energía (conceptos fundamentales) completo 4 ESO

ENERGÍA (I) IES La Magdalena.
CONCEPTOS FUNDAMENTALES Avilés. Asturias



La energía es una magnitud de difícil definición, pero de gran utilidad.
Para ser exactos, podríamos decir que más que de “energía” (en sentido
general), deberíamos hablar de distintos tipos de energías, cada una de
ellas definida convenientemente.
De forma general podríamos decir:
 Es necesario transferir (dar o quitar) algún tipo de energía a un sis-
tema para que se produzcan cambios en el mismo.
 Todo sistema que tenga capacidad para producir cambios, tiene
energía de alguna clase.

Helmholtz en 1847 enuncia lo que se considera una de las leyes funda-
mentales de la Física: la Ley de Conservación de la Energía (LCE)
Hermann von Helmholtz.
La energía no se puede crear (sacar de la nada) ni destruir (ani- Postdam. Alemania
quilar, hacerla desaparecer). Únicamente se puede transformar (1821 – 1894)
de una forma a otra.
Si queremos disponer de determinada cantidad de una forma de
energía, solo lo podremos conseguir transformando una cantidad
equivalente de otra forma de energía.


Una de las formas fundamentales de la energía es la energía cinética.
Se denomina energía cinética a la que poseen los cuerpos en movi-
miento. Depende de la masa y de la velocidad y se define como:
1
Ecin  m v2
2

La unidad S.I de energía es el julio (J) que toma el nombre de James P.
Joule, físico del siglo XIX autor de numerosos estudios sobre el calor.
De esta manera un cuerpo de 2 kg de masa que se mueva con una velo- James Prescott Joule.
cidad de 1 m/s tiene una energía cinética de 1 J: Solford. Inglaterra
1 1 m2 m2 (1818 – 1889)
Ec  m v 2  2 kg 12 2  1kg 2  1J
2 2 s s

Las fuerzas al actuar sobre los cuerpos producen cambios en su velocidad (aceleraciones). Por tanto,
transfieren energía cinética a los cuerpos.
La energía cinética transferida por una fuerza se puede calcular aplicando la siguiente ecuación:
W  F e cos 
F F
 


e
Donde:
W = Energía cinética transferida al cuerpo. Se le da el nombre de trabajo de la fuerza F.
F = Fuerza aplicada.
e= Espacio recorrido.
cos  = Coseno del ángulo formado por la fuerza y el sentido del desplazamiento.


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, 4º ESO. IES La Magdalena. Avilés. Asturias Energía (I). Conceptos fundamentales



Consideremos los tres casos siguientes:

 Fuerza en el mismo sentido que el desplazamiento: W = F . e. cos 00 = F . e ; W = F. e
0
= 0
El signo positivo indica que la fuerza da energía
cinética al cuerpo.


 Fuerza en sentido contrario al desplazamiento: W = F. e. cos 180 0 = - F . e ; W= - F.e

El signo negativo indica que la fuerza quita energía
cinética al cuerpo.

 Fuerza perpendicular al desplazamiento: W = F . e. cos 900 = 0 ; W = 0


= 900
La fuerza ni aporta ni quita energía.




Ejemplo1
Determinar el tipo de energía del cuerpo de la figura (m = 400 g) en el estado inicia, en el final y su
velocidad después de recorrer 5 m. La fuerza F tiene un valor de 6 N.

v1 = 3 m/s ¿v2?
F F
=

e

Solución:

Determinamos la energía del cuerpo en el estado inicial, la energía transferida por las fuerzas que
actúan y, aplicando la Ley de Conservación de la Energía, calculamos la energía en el estado final.
1 1 m2
Estado inicial. El cuerpo tiene energía cinética: Ecin (1) 
m v 2  0,4 kg 32 2  1,8 J
2 2 s
Energía cinética transferida por la fuerza: W F = F . e = 6 N . 5 m = 30,0 J. (energía cinética dada)

Aplicando la Ley de Conservación de la Energía (LCE): E fin= Eini + W ; Efin = 1,8 J + 30,0 J = 31,8 J

En el punto final el cuerpo tendrá 31,8 J de energía será cinética. Por tanto:

Como indica el resultado
1 2 Ec(2) 2 .31,8 J m obtenido se ha producido
Ecin (2)  m v 2; v    12,6 un aumento de la energía
2 m 0,400 kg s
cinética del cuerpo (y por
tanto de su velocidad) gra-
E. dada cias al aporte de energía
W F = 30, 0 J realizado por la fuerza.


Inicial Final
Ec(1) = 1, 8 J Ec(2) = 31, 8 J



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