Energía mecánica

Es la energía que presentan los cuerpos en razón de su movimiento (energía cinética), de su situación respecto de otro cuerpo, generalmente la tierra, o de su estado de deformación, en el caso de los cuerpos elásticos. Es decir, la energía mecánica es la suma de las energías potencial (energía almacenada en un sistema), cinética (energía que surge en el mismo movimiento) y la elástica de un cuerpo en movimiento. A través de la misma se expresa la capacidad que tienen los cuerpos con masa de realizar tal o cual trabajo.

La energía mecánica se conserva, por tanto, no se crea ni se destruye.

Energía Potencial

Es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo de acuerdo a la configuración que ostente en el sistema de cuerpos que ejercen fuerzas entre sí, es decir, la energía potencial es la energía que es capaz de generar un trabajo como consecuencia de la posición de un cuerpo. A la misma puede considerársela como la energía almacenada en el sistema o la medida de un trabajo que el sistema puede ofrecer.

Entonces, se supone que cuando un cuerpo se moviliza con relación a un cierto nivel de referencia estará en condiciones de acumular energía.

Energía cinética

Es aquella que se deriva del movimiento. El movimiento de un cuerpo cualquiera, por el mero hecho de existir puede provocar trabajo, puede mover a otro. Esta circunstancia se debe a que el cuerpo es movido por una fuerza. En este caso, la masa del cuerpo en movimiento es un elemento de importancia también que debe considerarse. Así, por ejemplo una pelota de fútbol puede moverse a la misma velocidad que una bola de bolos, pero la segunda empleará mayor energía cinética al tener una masa superior.

MASA
Es una propiedad general de la materia que se define como la cantidad de materia que tiene un cuerpo y cuya unidad en el S.I. es el kilogramo (Kg).

Con la masa también nos referimos a la medida de la inercia de un cuerpo, es decir, su resistencia a la aceleración.

MOVIMIENTO

Es definido como el cambio de posición de un cuerpo respecto de un sistema de referencia. Se pueden distinguir distintos tipos de movimiento:

Según la trayectoria del punto: 
Movimiento rectilíneo: La trayectoria que describe el punto es una linea recta.
Movimiento curvilíneo: El punto describe una curva cambiando su dirección a medida que se desplaza. Casos particulares del movimiento curvilíneo son el movimiento circular describiendo un círculo en torno a un punto fijo, y las trayectorias elípticas y parabólicas.
Según la trayectoria del sólido: 
Traslación: Todos los puntos del sólido describen trayectorias paralelas, no necesariamente rectas.
Rotación: Todos los puntos del sólido describen trayectorias circulares concéntricas.
Según la dirección del movimiento: Si la dirección del movimiento cambia, el movimiento descrito se denomina alternativo si es sobre una trayectoria rectilínea o pendular si lo es sobre una trayectoria circular (un arco de circunferencia).
Según la velocidad: 
Movimiento uniforme: La velocidad de movimiento es constante.
Movimiento uniformemente variado: La aceleración es constante (si negativa retardado, si positiva acelerado) como es el caso de los cuerpos en caída libre sometidos a la aceleración de la gravedad.

INERCIA

Es definida  como la propiedad de los cuerpos de no modificar su estado de reposo o movimiento si no es por la acción de una fuerza.

Ejemplos: 

- Es más difícil detener una locomotora que un automóvil, ya que la locomotora tiene más inercia.

- Si un automóvil frena repentinamente, un pasajero que no use su cinturón de seguridad saldrá disparado hacia adelante debido a la inercia.

- Cuando se empuja un auto que está en reposo, al principio cuesta trabajo debido a la inercia que se opone al movimiento, una vez que se empieza a mover es más fácil empujarlo, gracias a la inercia que tiene ahora en movimiento.

- Cuando un automóvil da una vuelta los pasajeros sienten una fuerza que los empuja a seguir la dirección del movimiento inicial, esto se debe a que la inercia que llevaban era en esa dirección.

Detener un barco lleva varios kilómetros, debido a la inercia que tienen en movimiento.

ELASTICIDAD

Es definida como la propiedad de los cuerpos que recobran su extensión y figura primitivas tan pronto como cesa la acción que las alteraba. Así también, es la capacidad de adaptación a cualquier circunstancia.

Algunos materiales tienen la propiedad de ser particularmente elásticos y por tanto son utilizados para la elaboración de productos en los cuales esta propiedad es útil (por ejemplo, algunos tejidos que deben adaptarse a la forma del cuerpo de una persona).

TRABAJO

Se habla de trabajo cuando cuando una fuerza (expresada en newton) mueve un cuerpo y libera la energía potencial de este; es decir, un hombre o una maquina realiza un trabajo cuando vence una resistencia a lo largo de un camino.

Por ejemplo, para levantar una caja hay que vencer una resistencia, el peso P del objeto, a lo largo de un camino, la altura d a la que se levanta la caja. El trabajo T realizado es el producto de la fuerza P por la distancia recorrida d.

Trabajo = Fuerza * Distancia

LA ENERGÍA

Capacidad que tiene la materia de producir trabajo en forma de movimiento, luz, calor, etc; o de lograr la transformación de algo.

Puede manifestarse de diferentes maneras: 

Energía térmica

Es una forma de energía que proviene de otros tipos de energía. Todo lo que hay en el ambiente está compuesto por partículas muy pequeñas llamadas moléculas, que siempre están en movimiento y no se perciben a simple vista. Al moverse, las moléculas chocan entre sí generando calor. Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura. Por lo tanto, el calor está directamente relacionado con el movimiento, es decir, el movimiento genera calor.

Entonces: La Energía térmica se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia.

Energía eléctrica

Es la energía que contiene la luz, está muy relacionada con otros tipos de energía como la calórica y la química. Por ejemplo, el sol es una  fuente de energía luminosa, pero no la única. También la electricidad, las luciérnagas y los cocuyos ilum

inan al transformar la energía química de sus cuerpos en energía luminosa, así mismo los rayos  y otros.

La Energía eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores. Esta energía produce, fundamentalmente, 3 efectos: luminoso, térmico y magnético. Ej.: La transportada por la corriente eléctrica en nuestras casas y que se manifiesta al encender una bombilla.

Energía radiante

La energía radiante es la energía que poseen las ondas electromagnéticas como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioletas (UV), los rayos infrarrojos (IR), etc. La característica principal de esta energía es que se propaga en el vacío sin necesidad de soporte material alguno. Se transmite por unidades llamadas fotones.Ej.: La energía que proporciona el Sol y que nos llega a la Tierra en forma de luz y calor.

Energía química

Es la energía acumulada en los alimentos y en los combustibles. Se produce por la transformación de sustancias químicas que contienen los alimentos o elementos,  posibilita  mover objetos o  generar otro tipo de energía. 

Ej.: La que posee el carbón y que se manifiesta al quemarlo.

Energía nuclear
 Es la energía almacenada en el núcleo de los átomos y que se libera en las reacciones nucleares de fisión y de fusión, ej.: la energía del uranio, que se manifiesta en los reactores nucleares.

 - La Fisión nuclear consiste en la fragmentación de un núcleo "pesado" (con muchos protones y neutrones) en otros dos núcleos de, aproximadamente, la misma masa, al mismo tiempo que se liberan varios neutrones. Los neutrones que se desprenden en la fisión pueden romper otros núcleos y desencadenar nuevas fisiones en las que se liberan otros neutrones que vuelven a repetir el proceso y así sucesivamente, este proceso se llama reacción en cadena.

 - La Fusión nuclear consiste en la unión de varios núcleos "ligeros" (con pocos protones y neutrones) para formar otro más "pesado" y estable, con gran desprendimiento de energía. Para que los núcleos ligeros se unan, hay que vencer las fuerzas de repulsión que hay entre ellos. Por eso, para iniciar este proceso hay que suministrar energía (estos procesos se suelen producir a temperaturas muy elevadas, de millones de ºC, como en las estrellas).

Energía Sonora

Es la energía que transportan las ondas de sonido, por esto requiere necesariamente de un medio para propagarse. La vibración producida por la onda mueve las partículas del medio transmitiendo su energía.

Energía mareomotriz 
Es la producida por el movimiento de las masas de agua provocado por las subidas y bajadas de las mareas, así como por las olas que se originan en la superficie del mar por la acción del viento.

Energía geotérmica 
Es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. La energía geotérmica puede hacer uso de las aguas termales que se encuentran a poca profundidad y que emanan vapor. Otra fuente de energía geotérmica es el magma (mezcla de roca fundida y gases), aunque no existen recursos tecnológicos suficientes para una explotación industrial del mismo.

La energía geotérmica,  tiene distintas aplicaciones, entre las que se cuentan: Calefacción de viviendas, Usos agrícolas, Usos industriales, Generación de electricidad.

 

Energía hidráulica  Es la producida por el agua retenida en embalses o pantanos a gran altura (que posee energía potencial gravitatoria). Si en un momento dado se deja caer hasta un nivel inferior, esta energía se convierte en energía cinética y, posteriormente, en energía eléctrica en la central hidroeléctrica.

Energía eólica
La Energía eólica es la energía cinética producida por el viento. se transforma en electricidad en unos aparatos llamados aerogeneradores (molinos de viento especiales).

Energía solar
La Energía solar es la que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética (luz, calor y rayos ultravioleta principalmente) procedente del Sol, donde ha sido generada por un proceso de fusión nuclear. El aprovechamiento de la energía solar se puede realizar de dos formas: por conversión térmica de alta temperatura (sistema fototérmico) y por conversión fotovoltaica (sistema fotovoltaico).

Energía de la biomasa
La Energía de la biomasa es la que se obtiene de los compuestos orgánicos mediante procesos naturales. Con el término biomasa se alude a la energía solar, convertida en materia orgánica por la vegetación, que se puede recuperar por combustión directa o transformando esa materia en otros combustibles, como alcohol, metanol o aceite. También se puede obtener biogás, de composición parecida al gas natural, a partir de desechos orgánicos.

MOVIMIENTO CIRCULAR

Un cuerpo lo adquiere cuando se mueve sobre una circunferencia con rapidez constante.

Características:

a) Todos los cuerpos describen una trayectoria circular, recorriendo arcos iguales en tiempos iguales.

b) En todos, existe un eje de rotación real o imaginario.

c) Se mueven con dos tipos de velocidades: una lineal  o tangencial (VL)  y otra angular (W).

d) La velocidad lineal (VL)  es siempre tangente a la curva y constante en magnitud,  pero cambia permanentemente de dirección y sentido.

e) La velocidad angular (W), es constante en todo el movimiento.

f) La aceleración del movimiento es centrípeta, es decir que siempre va dirigida al centro de la circunferencia.

g) El vector velocidad y el vector aceleración son perpendiculares en cualquier punto de la trayectoria.

Ejercicios: 

https://www.youtube.com/watch?v=oFzYwWTw-vQ

MOVIMIENTO PARABÓLICO:

Un cuerpo lo adquiere, cuando al ser lanzado con cierto ángulo respecto de la horizontal, la curva que describe es una parábola.

En este movimiento, se dan dos movimientos de manera simultánea: un movimiento horizontal (rectilíneo uniforme) y uno vertical (movimiento rectilíneo uniformemente acelerado).

Características: 

a) Condiciones iniciales: ángulo de tiro entre 0º y  90º y Vi es diferente de cero.

b) La velocidad del movimiento tiene componentes vertical y horizontal.

c) La velocidad horizontal (Vx), es siempre constante.

d) La velocidad vertical (Vy),  disminuye mientras el cuerpo sube y  aumenta cuando baja y es igual a cero en el punto de máxima altura.

e) El tiempo se subida, es igual al tiempo de bajada.

f)  La aceleración es constante en todo el  movimiento y está dirigida hacia abajo, debido a la gravedad.

g) El efecto de la resistencia del aire puede ignorarse.

h) El máximo alcance se obtiene al lanzar el cuerpo con un ángulo de 45º.

i) Para ángulos complementarios 30º y 60º; 20º y 70º, etc, con la misma velocidad inicial, los alcances son iguales. 

Ejercicio: 

https://www.youtube.com/watch?v=yNwSGIHNEq4

MOVIMIENTO SEMIPARABÓLICO

Un cuerpo lo adquiere, cuando al ser lanzado horizontalmente desde cierta altura, describe una trayectoria semiparábolica.

En este movimiento, se dan dos movimientos de manera simultánea: un movimiento horizontal (rectilíneo uniforme) y uno vertical (movimiento rectilíneo uniformemente acelerado).

Características: 

a) Los cuerpos se lanzan horizontalmente desde cierta altura y con una velocidad  inicial (Vi).

b) La trayectoria del movimiento es parabólica

c) El movimiento en x es independiente del movimiento en y

d) El movimiento en x es uniforme (no actúa la aceleración), o sea la velocidad horizontal se mantiene constante.

e) El movimiento en y es acelerado (Actúa la  aceleración de la gravedad), es decir que la velocidad vertical aumenta al transcurrir el tiempo.

f) El tiempo de caída es la variable que relaciona a los 2 movimientos.

Ejercicio: 
https://www.youtube.com/watch?v=ZNGo4GOXof0

MOVIMIENTO EN UN PLANO 

Es un movimiento cuya trayectoria se desarrolla a lo largo de una linea contenida en un plano. Es también conocido como movimiento en dos direcciones. 

Posición: indica la localización de una partícula en el espacio-tiempo

Velocidad: desplazamiento dividido entre el tiempo recorrido.

Aceleración: indica el cambio de velocidad por unidad de tiempo.