CONSERVACIÓN DE ENERGIA

CONSERVACIÓN DE ENERGIA

Laboratorio de Física Mecánica De Ingeniera

I Semestre

OBJETIVO

Conocer acerca de las diferentes leyes de conservación de energía y los diferentes conceptos que influyen en esta.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

* Analizar la conservación de energía de un cuerpo

* Determinar la energía potencial, cinética y elástica que influyen en los cuerpos.

* Determinar las fuerzas conservativas y no conservativas de la energía de un cuerpo.

INTRODUCCION

La ley de la conservación de la energía constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica en un calefactor. Dicho de otra forma: la energía puede transformarse de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a otro, pero en su conjunto permanece estable (o constante).

MARCO CONCEPTUAL

La energía mecánica total de un sistema es constante cuando actúan dentro del sistema sólo fuerzas conservativas. Asimismo podemos asociar una función energía potencial con cada fuerza conservativa. Por otra parte, la energíamecánica se pierde cuando esta presentes fuerzas no conservativas, como la fricción.

En el estudio de la termodinámica encontraremos que la energía pude transformarse en energía interna del sistema. Por ejemplo, cuando un bloque desliza sobre una superficie rugosa, la energía mecanica perdida se transforma en energía interna almacenada temporalmente en el bloque y en la superficie, lo que se evidencia por un incremento mensurable en la temperatura del bloque. Veremos que en una escala submicroscópica esta energía interna está asociada a la vibración de los átomos en torno a sus posiciones de equilibrio. Tal movimiento atómico interno tiene energía cinética y potencial. Por tanto, si a este incremento en la energía interna del sistema lo incluimos en nuestra expresión de la energía, la energía total se conserva

Este es sólo un ejemplo de cómo podemos analizar un sistema aislado y encontrar siempre que su energía total no cambia, siempre que se tomen en cuenta todas las formas de energía. Esto significa que, la energía nunca pude crearse ni destruirse. La energía puede transformarse de una forma en otra, pero la energía total de un sistema aislado siempre es constante. Desde un punto de vista universal, podemos decir que la energía total del universo es constante. Si una parte del universo gana energía en alguna forma, otra parte debe perder una cantidad igual de energía. En otras palabras, las suma de las energías cinética y potencial, conocida como energía mecanica E, permanece constante en el tiempo. Este es un ejemplo de la conservación de la energía. En el caso de un objeto en caída libre, este principio nos dice que cualquier aumento (o disminución) en la energía potencial se acompaña por una disminución (o aumento) igual en la energía cinética.

Puesto que la energía mecanica total E se define como la suma de las energías cinética y potencial, podemos escribir.

E=K + U |

Por consiguiente, es posible aplicar la conservacion de la energía en la forma Ei =Ef, o

Ki + Ui = Kf +Uf |

La conservacion de la energia requiere que la energia mecanica total de un sistema permanezca constante en cualquier sistema aislado de objetos que interactúan solo a través de fuerzas conservativas

Energía potencial

Un objeto con energía cinetica puede realizar trabajo sobre otro objeto, como lo ilustra el movimiento de un martillo de un martillo que clava un clavo en la pared. Veremos ahora que un objeto también puede realizar trabajo por efecto de la energía que produce su posición en el espacio. Cuando un objeto cae en un campo gravitacional, el campo ejerce una fuerza sobre el en la dirección de su movimiento, efectuando trabajo sobre él, con lo cual incrementa su energía cinetica. Considere un ladrillo que se dejó caer desde el reposo directamente sobre el clavo de una tabla que está horizontal sobre el suelo. Cuando es soltado el ladrillo cae hacia la tierra ganando velocidad y, en consecuencia, ganando energía cinetica. Gracias a su posición en el espacio, el ladrillo tiene energía potencial (tiene el potencial para hacer trabajo), la cual se convierte en energía conforme cae. En el momento en que el ladrillo llega al suelo, efectúa trabajo sobre el clavo encajándolo en la tabla. La energía que un objeto tiene debido a su posición en el espacio recibe el nombre de energia potencial gravitacional. Es la energia mantenida por un campo gravitacional y transferido al objeto conforme este cae.

Las unidades de la energía potencial gravitacional son las mismas que las del trabajo. Esto significa que la energía potencial pude expresarse en joule, erg o pie/libra. La energia potencial, como el trabajo y la energía cinetica, es una cantidad escalar.

Advierta que la energía potencial gravitacional asociada a un objeto solo depende de la altura vertical de este sobre la superficie de la tierra. De acuerdo con esto, observamos que el trabajo hecho por la fuerza de la gravedad sobre un objeto conforme este cae verticalmente hacia la tierra es el mismo que si empezara en el mismo punto y se deslizara por una pendiente sin fricción hacia la tierra.

En problemas de trabajo que abarquen a la energia potencial gravitacional, siempre es necesario establecer igual a cero su valor en algún punto. La elección del nivel del cero es por completo arbitraria puesto que la cantidad importante es la diferencia en la energía potencial y esta diferencia es independiente de la elección del nivel cero.

Con frecuencia es conveniente elegir la superficie de la tierra como la posición de referencia para energía potencial cero, pero, otra vez, esto no es importante. Casi siempre, el planteamiento del problema indica un nivel conveniente que elegir.

Energia Cinetica

En un sistema físico, la energía

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