MI PEQUEÑA CLASE DE FÍSICA

Introducción

La energía es un término muy utilizado por personas alrededor del mundo, la energía tanto solar como eléctrica son necesarias para la vida diaria, las cuales provienen de determinadas fuentes y se pueden transferir mediante determinados procesos, la cual satisface a las necesidades de nuestra sociedad. En el transcurso de los siglos, casi toda la energía utilizada por la humanidad se ha originado a partir de la radiación solar llegada a nuestro planeta. Un 96% de las necesidades energéticas del hombre han quedado satisfechas por la combustión de carburantes fósiles que representan energía química almacenada biológicamente durante la larga vida de la tierra.

La energía es una magnitud física que asociamos con la capacidad que tienen los cuerpos para producir trabajo mecánico, emitir luz, generar calor, etc. En física la energía es uno de los conceptos básicos debido a su propiedad fundamental: La energía total de un sistema aislado se mantiene constante. Por tanto en el universo no puede existir creación o desaparición de energía, sino transferencia de un sistema a otro o transformación de energía de una forma a otra.

la tierra.

Ejercicios sobre energía potencial

La energía

Tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento.

En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, «energía» se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico.

Al ver a nuestro alrededor se observa que las plantas crecen, los animales se mueven y que las máquinas y herramientas realizan las más variadas asignatura. Todas estas actividades tienen en común que precisan del concurso de la energía.La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza.La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, de formarlo o calentarlo.La energía se ve también en los cambios químicos. Como por ejemplo en las reacciones químicas al combinarlos crea una reaccion y consigo una energía química.

Los Tipos de Energía

La Energía Eléctrica.

Se puede denominar como la forma de energía que es generada por la diferencia de Potencial eléctrico entre dos puntos específicos , mediante la utilización de un soporte que es justamente un

Conductor eléctrico (sea una red de cables eléctricos o también circuitos electrónicos de un dispositivo)

Como sucede con toda fuente energética, está puede ser aprovechada para ser transformada en otras energías. Por ejemplo su transformación en luz o en otras palabras iluminación como también , su utilización en maquinarias para emplear Energía Mecánica en una actividad determinada, o inclusive utilizar aparatos de calefacción que lleven electricidad pasando a ser Energía Térmica.

La Energía Lumínica

Es la energía fracción percibida de la energía transportada por la luz y que se manifiesta sobre la materia de distintas maneras, una de ellas es arrancar a los electrones de los metales y puede comportarse como una onda o como si fuera materia pero, lo mas normal es que se desplace como onda e interactúe con la materia de forma material o física.
El sol emite rayos luminosos y la actividad de la tierra se mantiene por la acción de la energía luminosa del Sol

Energía Mecánica

Es la energía que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial , cinética y la energía elástica de un cuerpo en movimiento. Esta expresa la capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar trabajo.

Resultado de imagen para energia mecanica ejemplo represa

La energía mecánica se mantiene constante en el tiempo gracias a la acción de fuerzas de carácter conservativo que trabajan sobre las partículas involucradas.Un ejemplo de energía mecánica es el de una represa puesto que, cuando la misma libera el agua la energía potencial se convierte en energía cinética ( en movimiento) y la suma de ambas constituye la energía mecánica

Energía Térmica

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Se denomina energía termina a la energía que es liberada en forma de calor, puede ser obtenida de la naturaleza a partir de la energía térmica, mediante una reacción exotérmica, como la combustión;por una reacción nuclear o de fisión; mediante energía eléctrica por efecto Joule o por efecto termoeléctrico. Asimismo, es posible aprovechar energía de la naturaleza que se encuentra en forma de energía térmica, como la energía geotérmica.

La energía térmica se puede transformar utilizando un motor térmico, ya sea en energía eléctrica o en trabajo mecánico como en un motor de automóvil, avión o barco.

Energía Hidráulica

Se denomina energía hidráulica, energía hídrica o hidroenergía a aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Es un tipo de energía verde cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla; en caso contrario, es considerada solo una forma de energía renovable.

Se puede transformar a muy diferentes escalas. Existen, desde hace siglos, pequeñas explotaciones en las que la corriente de un río, con una pequeña presa, mueve una rueda de palas y genera un movimiento aplicado, por ejemplo, en molinos rurales. Sin embargo, la utilización más significativa la constituyen las centrales hidroeléctricas de presas, aunque estas no son consideradas formas de energía verde, por el alto impacto ambiental que producen.

Ventajas y desventajas

Ventajas

Se trata de una energía renovable de alto rendimiento energético.
Debido al ciclo del agua su disponibilidad es inagotable.
Es una energía totalmente limpia, no emite gases, no produce emisiones tóxicas, y no causa ningún tipo de lluvia ácida y, desde este punto de vista, es ecológica.

Además, los embalses que se construyen para generar energía hidráulica:

Permiten el almacenamiento de agua para abastecer fácilmente a actividades recreativas o sistemas de riego.
Pueden regular el caudal del río evitando posibles riesgos de inundación en caso de crecida anormal.

Ventajas económicas

La gran ventaja de la energía hidráulica o hidroeléctrica es la eliminación de combustibles. El coste de operar una planta hidráulica es casi inmune a la volatilidad de los precios de los combustibles fósiles como petróleo, el carbón o el gas natural. Además, no hay necesidad de importar combustibles de otros países.

Las plantas hidráulicas también tienden a tener vidas económicas más largas que las plantas eléctricas que utilizan combustibles. Hay plantas hidráulicas que siguen operando después de 50 a 99 años. Los costos de operación son bajos porque las plantas están automatizadas y necesitan pocas personas para su operación normal.

Como las plantas hidráulicas no queman combustibles, no producen directamente dióxido de carbono. Muy poco dióxido de carbono es producido durante el período de construcción de las plantas, pero es poco, especialmente en comparación a las emisiones de una planta equivalente que quema combustibles.

Presa de las Tres Gargantas (en el curso del río Yangtsé en China), la planta hidroeléctrica más grande del mundo. Genera una potencia de 22.5 GW, pero habrá afectado a más de 1 900 000 personas e inundado 630 km².

Desventajas

La construcción de grandes embalses puede inundar importantes extensiones de terreno, obviamente en función de la topografía del terreno aguas arriba de la presa, lo que podría significar pérdida de tierras fértiles, dependiendo del lugar donde se construyan;
En el pasado se han construido embalses que han inundado pueblos enteros. Con el crecimiento de la conciencia ambiental, estos hechos son actualmente menos frecuentes, pero aún persisten;
Destrucción de la naturaleza. Presas y embalses pueden ser destructivas a los ecosistemas acuáticos. Por ejemplo, estudios han mostrado que las presas en las costas de Norteamérica han reducido las poblaciones de trucha septentrional común que necesitan migrar a ciertos lugares para reproducirse. Hay bastantes estudios buscando soluciones a este tipo de problema. Un ejemplo es la invención de un tipo de escalera para los peces;
Cambia los ecosistemas en el río aguas abajo. El agua que sale de las turbinas no tiene prácticamente sedimento. Esto puede dar como resultado la erosión de los márgenes de los ríos.
Cuando las turbinas se abren y cierran repetidas veces, el caudal del río se puede modificar drásticamente causando una dramática alteración en los ecosistemas.

Energía Sonora

La energía sonora (o energía acústica) es la energía que transmiten o transportan las ondas sonoras. Procede de la energía vibracional del foco sonoro y se propaga a las partículas del medio que atraviesan en forma de energía cinética (movimiento de las partículas), y de energía potencial (cambios de presión producidos en dicho medio o presión sonora). Al irse propagando el sonido a través del medio, la energía se transmite a la velocidad de la onda, pero una parte de la energía sonora se disipa en forma de energía térmica. La energía acústica suele tener valores absolutos bajos, y su unidad de medida es el julio (J). Aunque puede calcularse a partir de otras magnitudes como la intensidad sonora, también se pueden calcular otras magnitudes relacionadas,como la densidad o el flujo de energía acústica.

A partir de la definición de intensidad acústica, se puede calcular la energía acústica que atraviesa una superficie A:

$E_{son} = \int_A \left[\int_0^{\Delta t} I_{son}(\mathbf{r},t)\ dt \right] dA$

Donde:

I_{son}

es la intensidad acústica, que es función del punto escogido y del tiempo.

\Delta t

el intervalo de tiempo durante el que se pretende medir la energía sonora.

Densidad de la energía sonora

La densidad de energía acústica o energía acústica por unidad de volumen es la cantidad media de energía acústica ( ε ) que corresponde a un volumen unidad. Equivale también al cociente entre la intensidad sonora y la velocidad del sonido. La unidad de medida es el julio por metro cúbico, J/m³

$\epsilon \ = {\mbox{energia sonora} \over \mbox{volumen}} \ = {\mbox{intensidad} \over \mbox{velocidad}}\ = \ {I \over v_{son}}$

Para una onda sonora plana, la densidad de energía se calcula a partir de la potencia cuadrática media (P_RMS), la densidad del medio (ρ_o) y de la velocidad (v_son₂), según de la fórmula:⁴

$\epsilon \ = {\ P_{RMS}^2 \over \rho \, \, v_{son}^2}$

La densidad de energía acústica total (cinética más potencial) equivale al producto de la densidad del medio por el cuadrado de la velocidad de las partículas en la dirección de propagación de la onda.

$\epsilon \ = \ {\rho}_0 u^2$

Energía Potencial

En un sistema físico, la energía potencial es la energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra

\scriptstyle U

\scriptstyle E_p

La energía potencial puede presentarse como #energía potencial gravitatoria, energía potencial electrostática, y #energía potencial elástica.

Más rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones). Cuando la energía potencial está asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A.

Energía Potencial Asociada a campos de fuerzas

La energía potencial puede definirse solamente cuando la fuerza es conservativa. Si las fuerzas que actúan sobre un cuerpo son no conservativas, entonces no se puede definir la energía potencial, como se verá a continuación. Una fuerza es conservativa cuando se cumple alguna de las siguientes propiedades:

El trabajo realizado por la fuerza entre dos puntos es independiente del camino recorrido.
El trabajo realizado por la fuerza para cualquier camino cerrado es nulo.
Cuando el rotacional de la fuerza es cero.

Se puede demostrar que todas las propiedades son equivalentes (es decir, que cualquiera de ellas implica la otra). En estas condiciones, la energía potencial se define como:

$U_B - U_A = -\int_A^B \mathbf{F} \cdot d\mathbf{r} .$

Si las fuerzas no son conservativas no existirá en general una manera unívoca de definir la anterior integral. De la propiedad anterior se sigue que si la energía potencial es conocida, se puede obtener la fuerza a partir del gradiente de U:

$\mathbf{F} = - \nabla U .$

También puede recorrerse el camino inverso: suponer la existencia una función energía potencial y definir la fuerza correspondiente mediante la fórmula anterior. Se puede demostrar que toda fuerza así definida es conservativa.

La forma funcional de la energía potencial depende de la fuerza de que se trate; así, para el campo gravitatorio (o eléctrico), el resultado del producto de las masas (o cargas) por una constante dividido por la distancia entre las masas (cargas), por lo que va disminuyendo a medida que se incrementa dicha distancia.