Principio De La Conversión De La Energía

INTRODUCCION

La importancia de la energía y su eficaz aprovechamiento es un tema de gran interés, por tanto se pretende mostrar la conservación de la energía mecánica. Se presentan diferentes métodos de análisis, del principio de la conservación de la energía mecánica, ya sea en planos inclinados, sistema bloque-muelle, Péndulo Simple o teniendo presente que cada caso presenta condiciones específicas, sin que esto indique que los resultados finales difieran; se espera demostrar la ley de la conservación de la energía mecánica mediante un proceso mecánico simple, como lo es un plano lineal.

Utilizando las ecuaciones cinemáticas del movimiento y los conceptos de energía cinética y potencial, es posible concluir la veracidad del principio de la conservación de la energía mecánica.

JAMES PRESCOTT JOULE

(Salford, Reino Unido, 1818 - Sale, id., 1889). Físico británico, a quien se le debe la teoría mecánica del calor, y en cuyo honor la unidad de la energía en el sistema internacional recibe el nombre de Julio.

James Prescott Joule nació en el seno de una familia dedicada a la fabricación de cervezas. De carácter tímido y humilde, recibió clases particulares en su propio de hogar de física y matemáticas, siendo su profesor el químico británico John Dalton; compaginaba estas clases con su actividad profesional, trabajando junto a su padre en la destilería, la cual llegó a dirigir. Dalton le alentó hacia la investigación científica y realizó sus primeros experimentos en un laboratorio cercano a la fábrica de cervezas, formándose a la vez en la Universidad de Manchester.

Joule estudió aspectos relativos al magnetismo, especialmente los relativos a la imantación del hierro por la acción de corrientes eléctricas, que le llevaron a la invención del motor eléctrico. Descubrió también el fenómeno de magnetostricción, que aparece en los materiales ferromagnéticos, en los que su longitud depende de su estado de magnetización.

Pero el área de investigación más fructífera de Joule es la relativa a las distintas formas de energía: con sus experimentos verifica que al fluir una corriente eléctrica a través de un conductor, éste experimenta un incremento de temperatura; a partir de ahí dedujo que si la fuente de energía eléctrica es una pila electroquímica, la energía habría de proceder de la transformación llevada a cabo por las reacciones químicas, que la convertirían en energía eléctrica y de esta se transformaría en calor. Si en el circuito se introduce un nuevo elemento, el motor eléctrico, se origina energía mecánica. Ello le lleva a la enunciación del principio de conservación de la energía, y aunque hubo otros físicos de renombre que contribuyeron al establecimiento de este principio como Meyer, Thomson y Helmholtz, fue Joule quien le proporcionó una mayor solidez.

ENERGIA

Los conceptos de energia y de trabajo están estrechamente relacionados. Todo cuerpo que esta en capacidad de realizar un trabajo transfiere energia. Sin embargo, nos referimos a ella a través de sus diferentes manifestaciones, lo cual se relaciona con la transferencia de energia de un cuerpo a otro y su transformación.

Además en Física suele introducirse el concepto diciendo que “la energía representa la capacidad de realizar trabajo”. Por ejemplo, cuando se hace trabajo para levantar un martillo pesado, éste adquiere la capacidad de hacer la misma cantidad de trabajo sobre el objeto que golpea al caer. Del mismo modo, el vapor de agua de una caldera posee energía, puesto que es capaz de efectuar el trabajo de mover las turbinas de una planta de generación eléctrica.

Además en la siguiente figura, se muestra el modelo de una catapulta. Cuando se baja la cuchara para comprimir el resorte y luego se suelta, sele transmite movimiento a la pelota. Si se comprime el resorte se aplica una fuerza y esta produce un desplazamiento, por tanto, realiza un trabajo. En el momento en que la cuchara se suelta, el resorte transfiere energia a la pelota, lo cual indica que al resorte se le puede transferir una forma de energia, llamada energia potencial elástica, que se transforma en energia cinética.

La fuerza variable aplicada por un resorte realiza un trabajo cuando se realiza un desplazamiento x y este trabajo se expresa como:

w=1/2 kx^2

Esto sugiere que la energia potencial elástica se determina como:

E_(p )=1/2 Kx^2

Energia potencial: En un sistema físico, la energía potencial es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra o .

La energía potencial puede presentarse como energía potencial gravitatoria, energía potencial electrostática, y energía potencial elástica.

Más rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones). Cuando la energía potencial está asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A.

Energia potencial elástica: La energía elástica o energía de deformación es el aumento de energía interna acumulada en el interior de un sólido deformable como resultado del trabajo realizado por las fuerzas que provocan la deformación.

Energia potencial gravitacional: La energía potencial gravitatoria es la energía asociada con la fuerza gravitatoria. Esta dependerá de la altura relativa de un objeto a algún punto de referencia, la masa, y la fuerza de la gravedad.

Por ejemplo, si un libro apoyado en una mesa es elevado, una fuerza externa estará actuando en contra de la fuerza gravitacional. Si el libro cae, el mismo trabajo que el empleado para levantarlo, será efectuado por la fuerza gravitacional.

Por esto, un libro a un metro del piso tiene menos energía potencial que otro a dos metros, o un libro de mayor masa a la misma altura.

Energia potencial electroestática: Una definición de energía potencial eléctrica sería la siguiente: cantidad de trabajo que se necesita realizar para acercar

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