ENERGÍA Conceptos Tipos Energía y trabajo Energía Propiedad de los cuerpos o sistemas que mide la capacidad para realizar transformaciones sobre si mismos o sobre otros cuerpos o sistemas TIPOS DE ENERGÍA Energía cinética: Asociada a los movimientos de las partículas que forman el sistema Energía potencial: Asociada a la posición (en sentido abstracto) de unas partículas respecto a las otras) Todos los tipos de energía pueden reducirse a estos dos José Luis Rodríguez Blanco 2 Energía Energía potencial gravitatoria: Debida a la posición relativa de dos masas que se atraen gravitatoriamente En las proximidades de la Tierra: Ep = m·g·h Energía potencial elástica: Debida a la variación del tamaño de un resorte. Ep = ½ k·x 2 Energía potencial eléctrica: Debida a la posición relativa de dos cargas: Ep = K· (Q1· Q2)/r 2 . Puede ser positiva o negativa Energía cinética: Debida al movimiento: Ec = ½ m·v 2 Energía interna: Suma de las energía potencial y cinéticas internas (debido a la posición de los átomos y a su vibración) José Luis Rodríguez Blanco 3 Transferencia de energía Ocurre entre dos sistemas con distinto contenido energético TRABAJO: Cuando todas las partículas se mueven paralelamente a si mismas, con desplazamiento del centro de masas del sistemas (supone la existencia de una fuerza neta que actúa sobre el sistema) CALOR: Cuando las partículas se mueven aleatoriamente sin un desplazamiento global del sistema, como consecuencia las partículas vibran alrededor de una posición de equilibrio José Luis Rodríguez Blanco 4 Trabajo Trabajo: Producto escalar de la fuerza por el vector desplazamiento r W =F r r =F r cos α F α r • Ecuación de dimensiones: M · L2 · T -2 • Unidades: 1 J = 1 N×1m; 1 eV = 1,6× 10 -19 J; 1 kW-h = 3,6× 10 6 J • Trabajo motor: α < 90º, W > 0, se hace sobre el sistema y se invierte en aumentar Ec • Trabajo nulo: α = 90º, W = 0 • Trabajo resistente: α < 90º, W < 0, se hace contra el sistema José Luis Rodríguez Blanco 5 Trabajo y fuerzas Fuerzas conservativas: El trabajo para ir de un punto a otro es independiente del camino recorrido, sólo depende de lo que valga una función llamada Energía potencial en los extremos del camino W (AB)1 = W (AB)2 = EpA – EpB ; WAA = 0; W (AB) = - W (BA) Gravitatorias, Elásticas, Eléctricas Fuerzas no conservativas: El trabajo depende del camino recorrido W (AB)1 ≠ W (AB)2; W AA ≠ 0 Tensión, Normal, Fuerzas externas aplicadas, Rozamiento, Magnéticas José Luis Rodríguez Blanco 6 Teoremas sobre la energía Teorema de la energía cinética: El trabajo de todas las fuerzas que actúan sobre un sistema equivale en variar la energía cinética del sistema Σ Wi (AB) = ∆ Ec = EcB – EcA Teorema de la energía potencial: El trabajo de las fuerzas conservativas es igual a la variación de energía potencial cambiada de signo Σ WFCi (AB) = - ∆ Ep = EpA – EpB Teorema de la energía mecánica: El trabajo de las fuerzas no conservativas es igual a la variación de energía mecánica Σ WFNCi (AB) = ∆ Em = EmB - EmA José Luis Rodríguez Blanco 7 Trabajo, energía y tiempo = POTENCIA Potencia: Energía transferida (trabajo realizado) por unidad de tiempo r r d W dE ∆ E Pot = , , ; Pot = F · v med dt dt ∆ t Dimensiones: M·L2·T-3 . Unidades: 1 watio = 1J/1s Rendimiento : Porcentaje de energía, trabajo, potencia usado efectivamente Wútil Eútil Pot útil r= ×100 = ×100 = ×100 Wtotal E total sum. Pot total José Luis Rodríguez Blanco 8