Energía: la moneda de la física
En física, energía es la capacidad de producir un cambio: mover, levantar, calentar, iluminar. No se ve, se INFIERE por lo que puede hacer. Su gran propiedad —la que atraviesa toda esta unidad— es contable: no se crea ni se destruye, solo se transforma o se transfiere. Si haces la suma de todas las formas de energía antes y después, el número no cambia.
Trabajo: fuerza con desplazamiento
Trabajo mecánico W = F · d: fuerza aplicada EN la dirección del movimiento por la distancia recorrida. Se mide en joules (J). Los tres casos que confunden: empujar un mueble que se mueve 3 m con 50 N → W = 150 J (hay trabajo); sostener una maleta de 10 kg quieta 10 minutos → W = 0 (no hay desplazamiento, tus músculos sufran pero la física dice cero); jalar con un ángulo → solo cuenta la componente en la dirección del movimiento.
Una fuerza de 20 N mueve un carrito 4 m en su dirección. ¿Qué trabajo realiza?
Las dos cuentas favoritas: cinética y potencial
Energía cinética (movimiento): Ec = ½·m·v². Un auto de 1000 kg a 20 m/s lleva Ec = 200 000 J. Ojo con el v²: al doble de velocidad, CUÁDRUPLE energía (y cuádruple distancia de frenado — razón física de los límites de velocidad). Energía potencial gravitatoria (posición): Ep = m·g·h, con g = 9.8 m/s². Un ladrillo de 2 kg en un techo de 3 m guarda Ep = 2 × 9.8 × 3 = 58.8 J listos para volverse cinética al caer.
Un objeto al doble de velocidad tiene el doble de energía cinética.
La montaña rusa: el intercambio perfecto
En la subida al primer pico, el arrastre del motor la llenó de Ep (a tope arriba: máxima Ep, casi cero Ec). En la bajada, la Ep se vierte a Ec: a la mitad de la colina, la altura perdida = velocidad ganada (de h se libera v con v = raíz de 2gh, independiente de la masa: pluma y yunque caen igual al vacío). En el valle: máxima Ec, mínima Ep. Sin fricción, la suma Ep + Ec sería la misma en cada punto: eso es CONSERVACIÓN de la energía mecánica.
Ejemplo resuelto: carrito de 2 kg en lo alto de una rampa de 5 m (v = 0). Ep arriba = mgh = 2 × 9.8 × 5 = 98 J. Sin fricción, abajo Ep = 0, así que Ec = 98 J: ½·2·v² = 98 → v² = 98 → v ≈ 9.9 m/s. Nota que la masa se canceló: cualquier objeto desde 5 m llega a ~9.9 m/s.
Eficiencia: por qué ninguna máquina es perfecta
En el mundo real parte de la energía se "filtra" a calor y sonido (fricción, resistencia). EFICIENCIA = (energía útil / energía que entra) × 100. Focos LED ≈ 80-90 por ciento aprovechan, un motor de gasolina solo 20-30 (el resto es calor que el radiador tira a la calle), un cuerpo humano ≈ 25. Ese porcentaje perdido no violó la conservación: se fue a formas no aprovechables, casi siempre calor disperso.
Un motor recibe 1000 J y entrega 300 J de trabajo útil. Su eficiencia es el por ciento, y los 700 J restantes se disiparon principalmente como . Escribe: 30, calor
La cuenta completa
- Energía
- Se transfiere
- trabajo W = F·d
- Se guarda como
- Ec = ½mv²
- Ep = mgh
- Se degrada
- fricción → calor
- eficiencia menor que 100
- Se transfiere
Sin ecuaciones, explica a un amigo por qué en bajada larga conviene intercalar el freno con descansos en vez de mantenerlo apretado todo el tiempo (pista: ¿a dónde se fue la Ep de 60 kg + bici bajando 200 m de altura, y puede el freno con todo eso?).
La Ep (≈117 600 J) se convierte en calor EN las balatas; apretar sin descanso las satura (fading). Descansar deja que el aire las re-enfríe.
Tu texto se guarda sólo en este dispositivo.
Comentarios
Inicia sesión para comentar.
Todavía no hay comentarios. Sé la primera persona en opinar.