Colegio Antil Mawida Depto de Ciencias Básicas Profesor: Gina

Colegio Antil Mawida
Depto de Ciencias Básicas
Profesor: Gina Tello.
Apuntes de Física
ENERGÍA
La energía no es un concepto fácil de definir; sin embargo observamos sus efectos cuando algo
ésta sucediendo: cuando se transfiere energía de un lugar a otro o cuando se transforma.
La energía es uno de los conceptos fundamentales de la ciencia, ya que se encuentra presente en
casi todos los fenómenos naturales. Por ejemplo: el Sol nos entrega luz y calor que corresponden a
diferentes tipos de energía.
Como se puede apreciar, la energía se manifiesta de diferentes formas, entre otras podemos
mencionar:

Energía Hidráulica: Es aquella que se manifiesta a partir del movimiento de
un fluido, como por ejemplo el movimiento del agua en una central
hidroeléctrica.

Energía Térmica o energía Interna: Está relacionada principalmente con el
movimiento de los átomos y moléculas de un cuerpo. Corresponde a la energía
cinética de estas partículas. Estos movimientos pueden ser vibraciones,
rotaciones o desplazamientos.
Mientras mayor es la temperatura de un cuerpo, más intenso será el movimiento
de sus átomos y moléculas. Mayor será, entonces, su energía interna.

Energía Química: Es aquella que está presente en las reacciones químicas entre
dos o más elementos. Como por ejemplo la reacción entre el zinc y el carbono en
el interior de una pila.

Energía eléctrica: Es aquella que se manifiesta por el movimiento de electrones a
través de un conductor. Por ejemplo la energía que permite el funcionamiento de
nuestros electrodomésticos.

Energía Potencial Gravitatoria: Es aquella que experimentan los cuerpos
sometidos a la acción de la gravedad y que depende de su posición en el
espacio. Por ejemplo la esfera que sostiene la grúa se encuentra a cierta
altura respecto al piso, mientras mayor es su altura, mayor será su energía
potencial gravitatoria.

Energía Potencial Elástica: Es debida a la deformación que puede
experimentar un cuerpo elástico cuando aplicamos sobre él una
fuerza. Por ejemplo un resorte al comprimirse o estirarse.

Energía Cinética: Es aquella que experimentan los cuerpos que se
encuentran en movimiento y depende de su velocidad. Por ejemplo un
ciclista experimenta mayor energía cinética, mientras mayor sea su
velocidad.

Energía Mecánica: Corresponde a la suma de la energía potencial y
cinética. Por ejemplo al soltar un ladrillo, durante su caída posee energía
cinética debido a su movimiento y además energía potencial gravitatoria,
ya que se encuentra a cierta altura.
Trasformación y ley de conservación de la energía
El estudio de las diversas formas de energía y de sus transformaciones condujo a una de las
mayores generalizaciones de la física, conocida como ley de conservación de la energía.
“La energía no se crea ni se destruye, sólo se puede trasformar de una forma en otra, pero
la cantidad total de energía no cambia”
En cualquier sistema considerado en su totalidad, ya sea tan simple cómo un péndulo que se
balancea o tan complejo como una galaxia que explota, hay una cantidad de energía que no
cambia. La energía puede cambiar de forma o transferirse de un lugar a otro, pero el balance total
permanecerá constante.
Por ejemplo: La energía presente en el movimiento de una rueda a lo largo de un plano inclinado.
Consideraremos este movimiento ideal, es decir, sin roce.
En la figura, la energía potencial gravitatoria de la rueda es máxima, ya que la altura (H) a la cual
se encuentra posee su mayor valor, mientras que su energía cinética es igual a cero, porque la
rueda se encuentra en reposo, por lo tanto la energía mecánica es igual a la energía potencial en
ese punto. (Ver figura 3.0)
Figura 3.0.
Cuando la rueda desciende a lo largo del plano inclinado, su energía potencial gravitatoria
disminuye, mientras que su energía cinética aumenta, ya que la rueda sale del reposo aumentando
su velocidad mientras desciende, por lo tanto la energía mecánica es igual a la suma de ambas
energías. (Ver figura 3.1)
Figura 3.1.
Cuando la rueda llega a un nivel en que su altura es cero, su energía potencial gravitatoria es nula,
mientras que su energía cinética ha alcanzado su valor máximo, por lo tanto la energía mecánica
es igual a la energía cinética en ese punto. (Ver figura 3.2)
Figura 3.2.
Nótese que la energía mecánica en un sistema sin roce, siempre se conserva, es decir, su valor es
el mismo en cualquier punto de su trayectoria. En este ejemplo cuando la energía potencial
gravitatoria disminuye, la energía cinética aumenta, pero la suma de ambas siempre será igual a la
energía mecánica.
Para profundizar en el estudio de la energía mecánica y sus manifestaciones veremos un concepto
afín: Trabajo mecánico.
Trabajo mecánico
La variación de energía, cuando es efectuado por fuerzas conservativas, es igual al trabajo
mecánico realizado por dichas fuerzas.
El trabajo mecánico relaciona la fuerza, el desplazamiento y el ángulo formado entre ellos; cuando
la fuerza se mide en Newton y el desplazamiento en metros, entonces el trabajo se expresa en
Joule. (Ver figura 3.3)
Figura 3.3. Si la fuerza aplicada sobre el objeto provoca un desplazamiento, entonces se ha
realizado trabajo mecánico.
El trabajo puede ser positivo, negativo o nulo.

Si la fuerza se aplica en dirección perpendicular al desplazamiento, el trabajo es nulo. (Ver
figura 3.4)
Figura 3.4.
Si la fuerza y el desplazamiento tienen la misma dirección y sentido, el trabajo es positivo. (Ver
figura 3.5)
Figura 3.5.

Si la fuerza y el desplazamiento tienen igual dirección y distinto sentido, el trabajo es negativo.
(Ver figura 3.6)
Figura 3.6.
Otros casos donde el trabajo es nulo son:

Cuando un cuerpo no se desplaza, a pesar que se aplique una fuerza sobre él, Por ejemplo:
cuando una persona empuja una pared. (Ver figura 3.7)
Figura 3.7.

Cuando un cuerpo
recorre una distancia debido a la aplicación
de una fuerza, pero su desplazamiento es cero, el trabajo mecánico es nulo. Por ejemplo, en la
figura, el caballo tira del arado ejerciendo una fuerza en dirección horizontal, sin embargo el
trabajo realizado por este es nulo debido a que el desplazamiento es cero, por tratarse de una
trayectoria circular. (ver figura 3.8.)
Figura 3.8.
Cuadro resumen
1. La energía no es fácil de definir, sólo podemos observar como se
manifiesta, ésta lo hace de diferentes formas, entre las cuales podemos
mencionar: Energía Hidráulica; Térmica o energía Interna; Energía
Química; Eléctrica; Potencial Gravitatoria, Potencial Elástica; Energía
Cinética; energía mecánica entre otras. Recordar que:
 La Energía Potencial Gravitatoria: Es aquella que experimentan los
cuerpos sometidos a la acción de la gravedad y que depende de su
posición en el espacio.
 La Energía Potencial Elástica: Es debida a la deformación que puede
experimentar un cuerpo elástico cuando aplicamos sobre él una fuerza.
 La Energía Cinética: Es aquella que experimentan los cuerpos que se
encuentran en movimiento y depende de su velocidad.
 La Energía Mecánica: Corresponde a la suma de la energía potencial y
cinética. La energía mecánica en un sistema sin roce, siempre se
conserva,
2. “La energía no se crea ni se destruye, sólo se puede trasformar de una
forma en otra, pero la cantidad total de energía no cambia”
3. La variación de energía, cuando es efectuado por fuerzas
conservativas, es igual al trabajo mecánico realizado por dichas
fuerzas.
4. El trabajo mecánico relaciona la fuerza, el desplazamiento y el ángulo
formado entre ellos; cuando la fuerza se mide en Newton y el
desplazamiento en metros, entonces el trabajo al igual que la energía se
expresa en Joule.
5. El trabajo puede ser positivo, negativo o nulo