Regional Antioquia Centro de Servicios y Gestión Empresarial Elaborado por: Andres Felipe Peralta Fuentes Entregado a: Javier Antonio Velasco Mendoza INFORME DE LABORATORIO Y TIPOS DE ENERGIA Análisis y Desarrollo de Software 2022 EXISTEN DIVERSAS FORMAS DE ENERGÍA, DE LAS CUALES PODEMOS DESTACAR LAS SIGUIENTES: Energía cinética: Es la energía que poseen los cuerpos que están en movimiento, que tienen una velocidad. Si un objeto está quiero, su energía cinética es nula. La energía cinética (Ec) depende de la masa y la velocidad del cuerpo. Para calcularla, debes tener en cuenta que la energía cinética se mide en Julios (J), la masa en kilogramos (kg) y la velocidad en metros por segundo (m/s). Su fórmula es la siguiente: Ec= ½ mv² Aunque debes recordar que la energía cinética debe calcularse de distintas maneras según las características del objeto. Dependiendo de su masa y velocidad, deberás usar las reglas de la mecánica clásica, de la mecánica relativista o de la mecánica cuántica. Características de la energía cinética Es una de las manifestaciones de la energía. Es transferible de un cuerpo a otro. Se puede transformar en otras clases de energía; por ejemplo, en energía calorífica. Hay que aplicar fuerza para comenzar el movimiento. Depende de la velocidad y la masa del cuerpo. Energía potencial: Es la energía contenida en un sistema físico o en un objeto y que puede luego transformarse en otras formas de energía (como cinética, calórica, etc). Es energía “en potencia”. La energía potencial, Ep, se mide en julios (J), la masa, m se mide en kilogramos (kg), la aceleración de la gravedad, g, en metros/segundo-cuadrado (m/s2) y la altura, h, en metros (m). EP = mgh Energía eléctrica: Es la energía que existe en presencia de partículas cargadas eléctricamente. El tipo de partículas más común es el electrón, que produce a su alrededor un potencial eléctrico. Cuando otros electrones se mueven a través de este potencial, adquieren energía eléctrica. Lo que conocemos como corriente eléctrica es una gran cantidad de electrones moviéndose a través de una diferencia de potencial. Una línea de energía eléctrica tiene cuatro parámetros que afectan su capacidad para cumplir su función como parte de un sistema de potencia: resistencia, inductancia, capacitancia y conductancia. Energía magnética: Es la energía que generan las corrientes eléctricas y los materiales magnetizados (imanes) Energía eólica: Es la energía producida por el empuje del viento. Energía solar: Es la energía que emite el Sol en forma de radiación calórica y lumínica a través del espacio hacia los planetas del Sistema Solar. Ejemplos de energía La presencia de la energía es fácilmente comprobable en ejemplos cotidianos: Energía eléctrica. Una descarga eléctrica ocurre cuando un relámpago impacta en el suelo, emitiendo una radiación visible a simple vista y que deja chamuscado el suelo. Energía cinética. Cuando vamos en un automóvil en movimiento y de golpe el conductor aplica los frenos, podemos sentir el empuje de la energía cinética que traíamos en nuestro cuerpo. Un auto con una masa m que se mueve a 90 km por hora tiene una energía cinética que es muy fácil de calcular: Ec: ½*m*v2 Energía solar. Las plantas convierten la energía solar en energía química mediante la fotosíntesis. Energía calórica. Aproximando las manos a un calefactor, sentiremos el aire caliente en la piel. Energía magnética. Los imanes se adhieren a la puerta de nuestro refrigerador. CUADRO COMPARATIVO DE LOS TIPOS DE ENERGÍAS TIPO DE ENERGIA BENEFICIOS EOLICA La energía eólica no contamina, es inagotable y frena el agotamiento de combustibles fósiles contribuyendo a evitar el cambio climático. Es una tecnología de aprovechamient o totalmente madura y puesta a punto. Evita la contaminación que con lleva el transporte de los combustibles; gas, petróleo, gas oil, carbón. Reduce el intenso tráfico marítimo y terrestre cerca del central es. Suprime los riesgos de accidentes durante estos transportes. la energía eólica no produce ningún tipo de alteración sobre PROBLEMA Y CONTAMINACIÓ N El aire al ser un fluido de pequeño peso específico, implica fabricar máquinas grandes y en consecuencia caras. Un impacto negativo es el ruido producido por el giro del rotor TEORIA La energía eólica es la energía cuyo origen proviene del movimiento del viento, generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas. En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica mediante aerogeneradores. Esta energía es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde La energía del viento es utilizada mediante el uso de máquinas eólicas (oaeromotores) capaces de transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable, ya sea para accionar directamente las máquinas operatrices, como para la SOLAR los acuíferos ni por consumo, ni por contaminación por residuos o vertidos. La generación de electricidad a partir del viento no produce gases tóxicos. Es energía no contaminante Se debe tener una gran cantidad de colectores Proviene de solares una fuente de instalados, energía aunque la inagotable. energía solar es Los sistemas de muy barata la captación construcción de solar dichos paneles es son de fácil muy cara y a que mantenimiento. la mayoría está construida Contribuye mediante espejos desarrollo que deben ser de sostenible. gran área por eso pueden llegar No contamina hacer costosos. acústicamente: las placas solares son silenciosas y de amplia vida útil. producción de energía eléctrica . La energía solar es la que proporciona el sol a través de sus radiaciones y que se difunde, directamente o de modo difuso en la atmosfera Gracias a diversos procesos, la energía solar se puede transformar en otra forma de energía útil para la actividad humana: en calor, en energía eléctrica o en biomasa. Por ende el término energía solar se utiliza, con frecuencia, para describir la electricidad o el calor obtenido a partir de ella. Se pueden distinguir tres tipos de energías: Energía fotoeléctrica: Se refiere a la electricidad producida por la transformación de una parte de la radiación solar con una célula fotoeléctrica. Las células fotoeléctricas son un componente electrónico que, expuesto a la luz (fotones), genera una tensión). Como funciona: Varias celdas HIDRAULICA La energía hidroeléctrica no contamina el aire, como las centrales eléctricas que queman combustibles fósiles como el carbón o el gas natural. La energía hidroeléctrica es generalmente Los costos de capital por kilovatio instalad o son con frecuencia muy altos La construcción lleva, por lo común, largo tiempo en comparación con la de las centrales termoeléctricas. están conectadas entre sí en un Módulo solar fotovoltaico. Y, después, varios módulos se agrupan para formar un sistema solar para uso individual o una planta de energía solar fotovoltaica, que suministra una red de distribución eléctrica . Energía solar térmica: Consiste en utilizar el calor de la radiación solar. Se presenta en diferentes formas: centrales solares termodinámicas, agua caliente y calefacción, refrigeración solar, cocinas y secadores solares. La energía solar termodinámica es una técnica que utiliza Energía solar térmica para generar electricidad La energía hidráulica es la energía que se obtiene dela caída del agua desde cierta altura hasta un nivel inferior lo que provoca el movimiento de ruedas hidráulicas o turbinas. La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua. su desarrollo requiere construir pantanos presos, disponibles según la necesidad, los ingenieros pueden controlar el flujo de agua a través delas turbinas para producir electricidad en la demanda La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación y de año en año canales de derivación y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad tipos de centrales: Centrales de baja presión: Son centrales hidroeléctricas situadas en corrientes de agua con desniveles de caída de 10metros o superiores y se construyen intercalándolas en los cursos de los ríos o de los canales. Por razones de índole económica y ecológica el agua se utiliza en su curso natural, siendo embalsada mediante presas. Estas centrales hidroeléctricas pequeñas tienen la desventaja de proporcionar una corriente eléctrica fluctuante, puesto que las variaciones estacionales de las precipitaciones pueden hacer variar el flujo de agua, y por tanto la cantidad de agua disponible. Centrales de mediana o alta presión: Son centrales hidroeléctricas de acumulación o de bombeo (desniveles hasta100 m.). Estas centrales disponen de zonas de embalse en forma de embalses de gran tamaño o zonas enteras de ríos en las que el agua se acumula durante períodos cortos (acumulación diaria) o más prolongados(acumulaci ón anual). Las centrales hidroeléctricas de acumulación se construyen casi siempre en presas de valles, y aprovechan el agua decursos naturales renovables. Las centrales hidroeléctricas de bombeo, por el contrario, son centrales que en las épocas de súper producción de energía eléctrica bombean el agua hasta un nivel más elevado para volver a transformar la energía potencial generada, en energía eléctrica en Horas de pico de carga GEOTERMICA la energía geotérmica, evitala emisión de dióxido de carbono. Conservan recursos naturales gracias a que el control de clima es eficiente y por lo tanto disminuye las emisiones. Minimizan la destrucción de la capa de ozono gracias al uso de sistemas sellados de refrigeración, que raramente o nunca deben ser recargados. MAREOMOTRI Z Son muy eficientes desde el punto de vista de la energía, pues la tierra provee más del 70% de la requerida para la calefacción y el enfriamiento Auto renovable Impacto visual y estructural sobre Energía que no el paisaje contamina el costero. aire Localización Bajo costo de puntual materia prima. No concentra población Disponible en cualquier clima y época del año Dependiente dela amplitud de mareas Traslado de energía muy costoso Efecto negativo sobre la flora y la fauna La energía mareomotriz se debe a las fuerzas gravitatorias entre la Luna, la Tierra y el Sol, que originan las mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa entre estos tres astros. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse en lugares estratégicos como golfos, bahías o estuarios utilizando turbinas hidráulicas que se interponen en el movimiento natural de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje. Mediante su acoplamiento aun alternador se puede QUIMICA La energía química es la fuente de energía mas fácil y más eficiente para almacenar y utilizar, porque están fácilmente disponible, que se encuentra en casi todo lo que usamos La energía química que se almacena, más tarde puede ser recuperada como energía eléctrica La vida biológica depende de la energía química La contaminación causada por la quema de los combustibles es mala para el medio ambiente y para nuestra salud utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más útil y aprovechable. La energía mareomotriz tiene la cualidad de ser renovable en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación, y es limpia, ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes durante la fase de explotación La energía química es la producida por reacciones químicas que desprenden calor o que por su violencia pueden desarrollar algún trabajo o movimiento. Los alimentos son un ejemplo de energía química ya que al ser procesados por el organismo nos ofrecen calor (calorías) o son fuentes de energía natural (proteínas y vitaminas). Los combustibles al ser quemados producen reacciones químicas violentas que producen trabajo o movimiento. La energía química es la energía involucrada en el lazo formado entre dos átomos. Cada átomo dentro de un compuesto químico involucra diferentes cantidades de energía Fuente: https://concepto.de/energia/#ixzz7iwvHzTMx https://www.repsol.com/es/conocenos/que-hacemos/desarrollo-energiasrenovables/tipos-energia-renovable/index.cshtml Estrategia de aprendizaje: práctica de laboratorio Definición Es una estrategia didáctica en la construcción de conocimiento científico escolar. Esta metodología logra desarrollar y fortalecer diversas habilidades científicas en los estudiantes, tales como el manejo apropiado de los materiales del laboratorio, la toma de datos teóricos y prácticos, la construcción y el desarrollo de prácticas y la formulación correcta de hipótesis, problemas y conclusiones basadas en los conceptos científicos que se estudiaron. Componentes de la práctica de laboratorio Alistamiento de material: solicitud en formatos institucionales de los reactivos, materiales, consumibles y demás herramientas que se utilizarán durante la práctica. Desarrollo de la práctica: realización de cada uno de los laboratorios de acuerdo con la información disponible en los respectivos componentes formativos. Presentación de los datos: tabulación de la información obtenida para dejar registro del desarrollo de la práctica y la seguridad de los datos. Pasos para elaborar la práctica de laboratorio 1. 2. Utilice EPP: antes de ingresar al laboratorio a realizar cualquier procedimiento debe contar con todos los elementos de protección personal, gafas de seguridad, cofia, tapabocas, bata, guantes de nitrilo, pantalón cerrado y calzado cerrado. Solicite material: diligencie el formato de solicitud de materiales y reactivos de acuerdo con cada laboratorio de su centro de formación. Desarrolle la práctica: realice la práctica estipulada en el componente formativo, siguiendo las recomendaciones del instructor. 4. Presente los datos: tabule los datos obtenidos y preséntelos al instructor. 5. Lista de verificación: diligencie sus datos en la lista de verificación dispuesta para la práctica, con el fin de tener evidencia de la aprobación de la práctica. Recomendaciones para desarrollar la práctica de laboratorio 3. ● ● ● Utilice en todo momento los elementos de protección personal. Mantenga organizado el puesto de trabajo. Trabaje sin afán para evitar accidentes. Herramientas digitales que se pueden utilizar para las prácticas de laboratorio ● Laboratorio virtual: simulador de prácticas https://labovirtual.blogspot.com/p/fisica.html Ejemplo de una práctica de laboratorio Figura 1 Práctica de laboratorio Materiales: 1 pelota de 1kg, una de 2kg, 3kg y 4kg Instrumentos: Cronómetro Balanza, Gramera Cinta métrica o regla Desarrollo del experimento: 1. Se procede a utilizar la página web https://labovirtual.blogspot.com/search/label/Energ%C3%ADa%20mec%C3%A1nica 2. En él se encontrará la simulación de un laboratorio en donde hay 4 bolas de diferentes masas y una torre pisa donde se dejará caer cada bola Lineamientos generales para la entrega del producto Un informe de laboratorio es el contenido teórico sobre el cual se experimenta. Es la guía para la búsqueda del material de consulta y referencia. Debe estar de acuerdo con el tema a tratar, así como con la guía respectiva entregada previamente. Establezca el objetivo: Comprobar experimentalmente el principio de conservación de la energía mecánica Estudiar la como se modifica la energía potencial y cinética durante el tiro vertical. 2. Metodología: En todas las actividades tomamos el siguiente sistema de referencia: altura=0 en el suelo, sentido positivo, hacía arriba; sentido negativo, hacía abajo Con una altura inicial de 50 m y una velocidad inicial de 0 m/s deja caer una masa de 1 kg y completa la siguiente tabla. Repite la anterior experiencia con masas de 2, 3 y 4 kg respectivamente. Representa los resultados obtenidos en una gráfica E-t. (Dibuja de diferentes colores las curvas de La Energía potencial, la energía cinética y la energía mecánica. Desde el suelo (altura 0), lanza la bola de 1 kg con una velocidad inicial de 30 m/s. Ve anotando los valores, recuerda que la subida y la bajada es un único movimiento. Toma al menos 10 valores. Copia la tabla y representa la gráfica E-t Repite el anterior procedimiento con velocidades de 10, 20 y 30 m/s 3. Presentación de resultados: BOLA 1 Kg T(s) 0 0.7 1.15 2.05 2.45 2.85 Ep (J) 490 466 426 288 202 100 Ec (J) 0 24 64 202 288 389 Em (J) 490 490 490 490 490 490 Название диаграммы 600 500 400 300 200 100 0 Ep(J) Ec(J) 0 0,7 1,15 Em(J) 2,05 2,45 2,85 BOLA 2 Kg T(s) 0 1.15 1.75 2.25 2.6 2.95 Ep (J) 980 764 686 494 331 145 Ec (J) 0 216 296 484 650 835 Em (J) 980 980 982 978 981 980 Название диаграммы 1200 1000 800 600 400 200 0 Ep(J) Ec(J) 0 1,15 1,75 Em(J) 2,25 2,6 2,95 BOLA 3 Kg T(s) 0 0.7 1.15 1.9 2.5 2.95 Ep (J) 1470 1399 1279 950 570 218 Ec (J) 0 71 192 519 900 1253 Em (J) 1470 1470 1471 1469 1470 1471 Название диаграммы 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Ep(J) Ec(J) 0 0,7 1,15 Em(J) 1,9 2,5 2,95 BOLA 4 Kg T(s) 0 0.7 1.3 1.8 2.35 2.75 Ep (J) 1960 1889 1635 1337 898 506 Ec (J) 0 70 323 620 1058 1447 Em (J) 1960 1959 1958 1957 1956 1953 Название диаграммы 2500 2000 1500 1000 500 0 Ep (J) Ec (J) 0 0,7 1,3 Em (J) 1,8 2,35 2,75 Bola 30 m/s T(s) 0 0.65 0.95 1.3 2.4 4.45 Ep (J) 0 171 236 301 429 358 Ec (J) 450 278 214 150 21 92 Em (J) 450 449 450 451 450 450 Название диаграммы 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Ep(J) Ec(J) 0 0,65 0,95 Em(J) 1,3 2,4 4,45 Bola 20 m/s T(s) 0 1 1.75 2.1 3.25 3.65 Ep (J) 0 148 196 200 129 75 Ec (J) 200 52 4 0 71 125 Em (J) 200 200 200 200 200 200 Название диаграммы 250 200 150 100 50 0 Categoría 1 Categoría 2 0 1 1,75 Categoría 3 2,1 3,25 3,65 Bola 10 m/s T(s) 0 0.3 0.65 1.05 1.3 1.85 Ep (J) 0 18 43 50 46 17 Ec (J) 50 32 6 0 4 33 Em (J) 50 50 49 50 50 50 Название диаграммы 60 50 40 30 20 10 0 Categoría 1 Categoría 2 0 0,3 0,65 1,05 Categoría 3 1,3 1,85 4. Análisis y discusión: En las grafica con altura inicial de 50 m podemos observar como para cada bola de diferente tamaño tiene una energía potencial y cuando se deja caer esta energía va disminuyendo, pero la energía cinética va aumentando paulatinamente debido a la fuerza de gravedad a tal punto que se observa que la bola en su posición final tiene mayor energía potencial En el segundo experimento contamos con que la bola tiene una velocidad inicial y esta es lanzada hacia arriba y nos podemos dar cuenta del experimento anterior esta tiene una energía cinética y a medida que la bola sube por la fuerza que se aplica la energía cinética disminuye y por el contrario la energía potencial aumenta, pero llega un punto donde la altura alcanza su punto máximo y allí las unidades de las energía se invierten, la cinética queda en cero y la potencial alcanza su máximo potencial, luego de esto se repita el patrón explicado en este párrafo. 5. Conclusiones: Para finalizar este informe de laboratorio podemos afirmar que cuando la bola es impulsada con una velocidad cualquiera esta inicia con una energía cinética, lo cual nos quiere decir que la dicha energía está asociada al movimiento de un cuerpo y por el contrario la energía potencia tiene su origen en el trabajo realizado por estas mismas, ya que se puede observar que cuando cae en función de la gravedad (y por su masa) su energía potencial está en su punto máximo 6. Bibliografía: https://labovirtual.blogspot.com/search/label/Energ%C3%ADa%20mec%C3%A1nica https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nica
