La energía se encuentra relacionada estrechamente con la materia, ambos son dependientes por el hecho de que la acción de la primera afectará a la segunda. Fenómenos como la fotosíntesis y la respiración celular implican de la participación de ambas. Dicha interacción también puede expresar diferentes tipos de energía tales como la del movimiento, la sonora, la luminosa, la térmica, la eólica, la solar, entre otros.
La energía se puede transformar de una forma a otra pero no se puede crear ni destruir, por lo que, la cantidad total de esta se mantendrá constante.
Antecedentes, el descubrimiento de la energía por el ser humano
El primer dato evidente a resaltar es el fenómeno del Big Bang, hecho que dio pie al universo y con el a los diversos eventos que son de interés y fascinación por parte de la comunidad científica.
Hace un millón de años, los humanos tendrían su primer interacción con la energía, el fuego, este mecanismo de combustión seguramente representó un impacto significativo pues no solo pasaría a representar una vía de calentamiento o de iluminación, sino también sería su vía principal en la cocción de los alimentos y como arma de defensa en contra de ciertos animales.
En los siglos V a XV surgirían los molinos hidráulicos y de viento para moler cereales o bombear agua. Respecto a la combustión, la madera y el carbón, ocuparían un lugar importante como fuentes de obtención de energía.
Otro descubrimiento de impacto sería la pólvora por parte de los Chinos, combustible que adquiriría un nuevo papel destructivo en la elaboración de diversas armas con base en esta sustancia.
A finales del siglo XVII y en el periodo del siglo XVIII, la humanidad sería testigo del surgimiento de las máquinas de vapor, pilar de la llamada revolución industrial. Sus aplicaciones trascenderían en el uso de ferrocarriles y del transporte marítimo principalmente.
En el siglo XIX el carbón dejaría de ser el protagonista de la combustión, su lugar sería tomado por el petróleo.
La electricidad también tomaría un protagónico relevante por la transformación de la energía eléctrica en mecánica, de tal forma que permitiría su aplicación en los motores de corriente eléctrica continua y posteriormente en alterna. Ya a finales del siglo XIX Nikolaus August Otto inventaría el motor de combustión interna, con lo que se reduciría considerablemente el uso del carbón y se dispararía la demanda de petróleo.
En los siglos XX y XXI la energía nuclear nacería como la nueva promesa energética global, primero con la fisión artificial del uranio en 1938 a manos del químico alemán Otto Han y, posteriormente con la construcción del primer reactor nuclear por parte de Enrico Fermi. Sin embargo, de este tipo de energía se desprendería un uso bélico que traería como consecuencia su detonación en Hiroshima y Nagasaki.
Definición de energía
La energía es la capacidad de realizar un trabajo o causar un cambio dentro de un sistema. Esta puede ser transferida de un objeto en movimiento a otro cuando colisionan. En física, la energía es considerada como una magnitud escalar y se presenta en sus versiones cinética y potencial.
Energía mecánica
Es la que tienen los cuerpos cuando su posición o su velocidad son capaces de interaccionar con el sistema del cual forman parte para realizar un trabajo. Se divide en energía cinética y energía potencial.
La energía mecánica es la suma de energía cinética y la potencial
Energía cinética
La energía cinética es la energía que tiene un cuerpo, debido a su movimiento, y está presente en cualquier cuerpo que se mueva (Figura 1).
Energía potencial
Es la que tiene un sistema o un cuerpo dada su posición o condición. Podemos distinguir dos tipos de energías potenciales, la gravitacional y la elastica.
Energía potencial gravitacional
Se trata de un tipo de trabajo donde existe la influencia de la gravedad de la tierra sobre un cuerpo de tal manera que, cuando ese cuerpo es levantado a cierta altura se debe de efectuar un trabajo que sea igual al producto de la magnitud de la fuerza aplicada por la altura a la que fue desplazado.
Energía potencial elástica
Está relacionada con la compresión o estiramiento de un resorte u otro objeto elástico de tal manera que cuanto más se comprima o estire un resorte, mayor será su energía potencial elástica.
Trabajo
El trabajo es una magnitud escalar producida sólo cuando una fuerza mueve un cuerpo en la misma dirección en que se aplica. Su valor se calcula multiplicando la magnitud de la componente de la fuerza localizada en la misma dirección en que se efectúa el movimiento del cuerpo por la magnitud del desplazamiento que este realiza.
Colisiones
En una colisión hay una fuerza que actúa, durante muy poco tiempo, y al producto de la fuerza por ese corto intervalo de tiempo le llamamos impulso mecánico. La magnitud de impulso mecánico que recibe un cuerpo es igual al producto de la magnitud de la fuerza aplicada por el intervalo de tiempo en el cual esta actúa. Por ejemplo, cuando hay una colisión entre el auto 1 que tiene energía de movimiento y el auto 2 que está parado, el auto 1 le transfiere energía de movimiento al auto 2, ademas, por la colisión se calientan y se deforman la superficies metálicas de los autos, por lo cual hay transformación de la energía de movimiento, en energía de deformación y calor.
Impulso mecánico
La magnitud del impulso mecánico que recibe un cuerpo es igual al producto de la magnitud de la fuerza aplicada por el intervalo de tiempo en el cual ésta actúa.
para que un cuerpo en reposo se ponga en movimiento es necesario aplicarle una fuerza, misma que se aplica durante un tiempo determinado.
Cuando se aplica una fuerza sobre un cuerpo en un cierto tiempo, se dice que éste ha recibido un impulso. El impulso es una magnitud vectorial cuya dirección corresponde a la de la fuerza recibida
I=Ft
I = Impulso en N
F = Fuerza aplicada en newtons
T = Tiempo en que la fuerza actúa en segundos (s)
Colisión o choque
Una colisión o choque es el encuentro que se produce entre dos cuerpos cuando uno de ellos o los dos llevan una cierta velocidad. Así pues, durante un choque se produce la acción que un cuerpo en movimiento, debido a su masa y velocidad, ejerce sobre otro cuerpo al entrar en contacto con el,por lo cual de producen fuerzas impulsivas de un cuerpo sobre el otro. Cuando se produce un choque, todos los cuerpos sufren una ligera deformación por lo que generan pequeñas cantidades de energía calorífica, de acuerdo con su elasticidad o capacidad de restitución, un cuerpo recobrará su forma original después de sufrir una deformación.
La colisión entre los cuerpos puede ser elastica o inelastica, dependiendo de si se conserva o no la energía cinética al efectuarse el choque.
Colisión elástica
Una colisión es completamente elástica cuando se conserva la energía cinética. Lo que significa que de manera ideal no se pierde ninguna energía en forma de calor, ya que no hay ninguna deformación durante el choque. Tal es el caso de los choque entre átomos y moléculas en un gas. otro ejemplo sería el choque entre bolas de billar. Colisión inelástica
Una colisión inelástica
Cuando no se conserva la energía cinética, ya que la energía cinética final es menor que la inicial. Esto se debe a que durante el choque parte de la energía se transforma en calor u ocasiona una deformación entre los cuerpos. En un choque completamente inelástico los cuerpos quedan unidos después del choque, por tanto, su velocidad será la misma, un ejemplo es el de una bala que se incrusta en un bloque de madera.
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