Energía
cinética y potencial
“Las grandes ideas modernas de Energía potencial y energía cinética no pueden
ser presentadas muy pronto al estudiante”
Peter GuthrieTail (1831-1901) , matemático y físico , profesor de filosofía
naturalen Edimburgo [Tait.1870]
El concepto científico de energía surgió de preguntas acerca de la naturaleza
de movimiento, sQué es especial acerca de un objeto en movimiento ? Lo que
mantiene en movimiento? en el siglo XVII, el gran
período que vio el nacimiento de la ciencia moderna personas como Galileo, Huygens y Newton desarrolló la
idea que los objetos en movimiento deben poseer algo que los objetos estacionarios
carecen. Este 'algo' apareció bajo diversos nombres, una tal como
fuerza viva ('fuerza de vida'), hasta que in 1807 Thomas Young
propuso el término energía. El nombre puede haber ido
cambiando, pero el concepto en sí fue poco a poco cada vez más claro. El primer
paso fue la propuesta de Isaac Newton de que lo natural comportamiento de un objeto en movimiento es continuar en su estado actual de
movimiento (Primera Ley del Movimiento de Newton).
No debemos, al parecer, preguntarnos qué mantiene algo que se mueve, sino que
más bien lo que lo detiene, más generalmente , lo que
cambia su movimiento. Newton volvió a ofrecer
una respuesta: los movimientos de los objetos se cambian por las fuerzas
(segunda ley del
movimiento de Newton).
Es la fuerza de la gravedad que hace que los objetos se aceleran hacia la
Tierra y como Galileo había mostrado, todo lo deja caer desde una altura
determinada se llega a la terreno en el mismo tiempo y con la misma velocidad
final ( En la ausencia de la resistencia del aire),
Esos objetos que caen deben estar ganando el 'algo'que vienen a ser
llamado energía . sDe dónde viene? Nótese
la importancia de esta cuestión. Una vez que la gente se pregunta de
dónde procede la energía a partir de que están empezando a tratar como
algo real, no sólo una entidad fantasmal que podría aparecer o desaparecer en
la nada. Ellos están comenzando a pensar en la energía como una cantidad
que se conserva. Los primeros explicaciones de la ganancia de energía
sugirieron que la fuerza hacia abajo, la fuerza gravitacional de la Tierra,
realiza un trabajo en el objeto, y este trabajo de alguna manera proporciona la
energía asociada con el movimiento. Este era un
concepto útil pero la verdadera revolución en las ideas se produjo en la década
de 1850s lo comenzó con la pregunta opuesta. Un objeto lanzado hacia arriba se
ralentiza y con el tiempo se detiene perdiendo su energía 'movimiento sA dónde va esa energía ? En 1853 William Rankine
observando que el objeto está ganando la potencial de moverse, sugirió que,
'por la ocurrencia de cambios Surh, real energía desaparece y es
reemplazado por la energía potencial o latente: (Rankine 1881) de Rankine
pronto fue adoptado, y dentro de unos años el potencial la energía viene a
significar no sólo una potencialidad, sino una nueva forma de energía. La
energía de un cuerpo en movimiento, que ahora se llama energía cinética, era
otra forma ,y puede haber aún más.
Figura 1 William Rankine (1820-1872) era ingeniero escocés.
Nacido y educado en Edimburgo. se
convirtió enprofesor de ingeniería civil en Glasgow a la edad de 35. él era uno de los
fundadores de Carnot y Joule, del sujeto de la termodinámica la estudio de la
energía en todas sus formas, sus libros de texto sobre la mecánica y
termodinámica aplicada y su manual de la máquina de vapor muy leído y reimpreso
muchas veces eran las principales influencias en los desarrollos de ingeniería
de el siglo XIX.
Figura 2 Isaac Newton (1642-1727) nació en LincoInshire y creció en una granja,
un niño brillante que se deleitaba en la fabricación
de modelos. Él es generalmente celebrado como el mayor genio científico. Sus
logros hacen lectura impresionante: desarrolló las tres leyes del movimiento y
descubrió la ley de la gravitación, mostró que la luz blanca se compone de
muchos colores, Inventado un nuevo telescopio de la que hizo la molienda espejo
de una aleación también inventado, descubierto el binomio teorema e inventó el
cálculo, reformaron el nacional acuñación y fue miembro del parlamento (dos
veces).
Para completar el cuadro era necesario saber
cómo cuantificar estas dos formas de energía. sCómo dependen de la masa, la
velocidad o la posición de un objeto? El razonamiento
comienza con una vuelta a la idea del trabajo realizado por una
fuerza. Al igualar el cambio en la energía potencial de en el
objeto a la trabajo realizado en levantarla. 3. Energía hidroeléctrica aquella que se obtiene del aprovechamiento de las
energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Se suele obtener de los saltos de agua de las presas.
4. Biomasa es la materia organica originada en un
proceso biológico, espontaneo o provocado, utilizable como fuente de
energía. El inconveniente que tiene es que la
combustión de esos materiales organicos resulta perjudicial.
5. Geotérmica es la que se basa en el hecho de que la Tierra esta
mas caliente cuanto mas profundamente se perfora. La
energía geotérmica puede derivarse de vapor de agua atrapado a
gran profundidad bajo la superficie terrestre. Si se hace
llegar a la superficie, puede mover una turbina paragenerar electricidad.
6. Mareomotriz es la energía que se obtiene aprovechando las mareas,
mediante su empalmamiento a un alternador se puede
utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando
así la energía de las mareas en energía eléctrica.
Energía no renovable: se refiere a aquellas fuentes
de energía que se encuentran en la naturaleza en una cantidad limitada y
una vez consumidas en su totalidad, no pueden sustituirse, ya que no existe
sistema de producción o extracción viable. Dentro de las
energías no renovables existen dos tipos de combustibles
Los combustibles fósiles como
el carbón, el petróleo y el gas natural. Provienen
de restos de seres vivos enterrados hace millones de años, que se
transformaron bajo condiciones adecuadas de presión y temperatura.
Los combustibles nucleares como el uranio y el plutonio, en
general todos aquellos elementos fisibles adecuados al reactor. Sirva de
ejemplo los reactores de un submarino nuclear que
deben funcionar con uranio muy enriquecido. Son elementos
químicos capaces de producir energía por fisión nuclear.
La energía nuclear se utiliza para producir electricidad en las
centrales nucleares. La forma de producción es muy parecida a la de las
centrales termoeléctricas, aunque el calor no se produce por
combustión, sino mediante la fisión de materiales fisibles.
1. El carbón: actualmente esta en desuso y esta siendo
sustituido por el petróleo y el gasnatural, es muy rico en carbono y se
utiliza practicamente para el funcionamiento de calderas. Su
combustión produce un humo muy contaminante
para el medio ambiente.
2. El petróleo: es el mayor recurso energético de los
países desarrollados, constituye ademas una fuente de poder,
dinero y riqueza. Se utiliza mayormente para hidrocarburos,
fabricación de plasticos, manufacturados, etc. El proceso
de quema de el combustible para la obtención de energía en el motor produce un humo muy perjudicial para el medio
ambiente.
3. El gas natural: es el segundo mayor recurso energético de los
países desarrollados, se encuentra mayormente en depósitos
fósiles de petróleo, esto quiere decir que los yacimientos
encontrados proveeran ademas ambos minerales. Se utiliza para
calefacción principalmente y ha experimentado un
crecimiento exponencial de su uso en los últimos años ya que es
una alternativa al carbón.
Para la obtención de energía, ya sea renovable o no
renovable, se utilizan centrales.
1. Para la extracción de energía solar, son necesarias las
llamadas placas solares, las cuales recogen energía del sol y la
convierten en electricidad. Cuando se agrupan muchas placas en un mismo espacio se denomina parque solar o huerto solar. En
Murcia
disponemos de uno en la zona de Sucina, otro en Jumilla y Av Energía potencial Rankine
relación con la masa y altura. El requisito de que el total de la energía debe
ser conservada como
el objetocaídas luego se presta a una fórmula de la energía cinética en
términos de masa y velocidad (Recuadro 1).
