TRABAJO POTENCIA Y

ENERGÍA

Todos habitualmente utilizamos palabras como trabajo, potencia o energía.
En esta unidad precisaremos su significado en el contexto de la física; valoraremos la necesidad de tal precisión para abordar muchos hechos cotidianos; investigar nuevas aplicaciones; comprobaremos que el cálculo de un trabajo (W), de una potencia (P) desarrollada por una máquina o el control de la energía (E) consumida o almacenada, resultan muy útiles para el mantenimiento y desarrollo de la sociedad en que vivimos.

Echemos un vistazo a las ideas que ya tenemos sobre el trabajo, la potencia y la energía.

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El Sol es una fuente inagotable de energía. Sin él, no podría existir la vida en la Tierra. El origen de parte de la energía eléctrica que consumimos tiene su origen en la energía almacenada en los embalses. El montacargas de gran potencia necesita energía (combustible) para seguir trabajando

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¿Qué entiende por trabajo la física?

Entendemos por trabajar a cualquier acción que supone un esfuerzo. En Física el concepto de trabajo se aplica exclusivamente a aquellas acciones cuyo efecto inmediato es un movimiento. La siguiente escena nos ayudará a precisarlo un poco más.

APRENDE: Trabajo es la magnitud física que relaciona una fuerza con el desplazamiento que origina.

En el Sistema Internacional de Unidades se mide en Julios (N · m). Su expresión matemática es:

Para conseguir que una fuerza realice el máximo trabajo es necesario que la dirección de la fuerza se parezca lo más posible a la dirección del movimiento producido. Esto no siempre es posible en la vida cotidiana. ¡ Para arrastrar un carrito pequeño con una cuerda nos resultaría muy incómodo agacharnos hasta la altura del carrito y tirar !Trabajo es la magnitud física que relaciona una fuerza con el desplazamiento que origina.

Cuando una fuerza origina un movimiento sólo realiza trabajo la componente de la fuerza en la dirección del desplazamiento.

La energía: energía cinética

La energía es la capacidad de un objeto de transformar el mundo que le rodea. Su unidad es el Julio.

Los cuerpos por el hecho de moverse tienen la capacidad de transformar su entorno. Pensemos que al movernos somos capaces de transportar objetos, de chocar, de romper.... Realiza la siguiente simulación:

APRENDE :llamamos energía cinética a la energía que posee un cuerpo por el hecho de moverse. La energía cinética de un cuerpo depende de su masa y de su velocidad según la relación:

APRENDE: la velocidad de un cuerpo proporciona una capacidad al móvil de transformar el medio que le rodea. Esta capacidad es su energía cinética que depende del cuadrado de la velocidad y de la masa.

La energía potencial

La energía potencial gravitatoria es debida la capacidad que tienen los objetos de caer. Tiene su origen en la existencia del campo gravitatorio terrestre. Su magnitud es directamente proporcional a la altura en la que se encuentra el objeto, respecto de un origen que colocamos a nivel de la superficie terrestre, y a la masa del objeto. Su expresión matemática es:

Energía y trabajo

¿Existe alguna relación entre el trabajo y la energía ?

Presentamos la energía como la capacidad de un cuerpo de modificar su entorno. La palabra "modificar" incluye muchas cosas: iluminar, calentar,....moverse. El trabajo desarrollado por una fuerza es en último término producido por algún tipo de energía. Dicha energía se transforma en trabajo, de ahí que compartan la misma unidad de medida el Julio (J.).

Pensemos en el Principio de Conservación de la Energía Mecánica. ¿Sólo es aplicable a la caída libre?

Si fuéramos capaces de tener en cuenta todas las transformaciones energéticas tanto en otras formas de energía (calor, luz, cinética...) como en trabajo que tienen lugar en un proceso, podríamos generalizar el Principio de Conservación de la Energía.

En un movimiento, fundamentalmente interviene todas o algunas de los siguientes tipos de energía y trabajo:

Potencia

En la mayoría de los procesos de intercambio energético y/o realización de trabajo un factor importante es el tiempo empleado en el proceso.

Si nos fijamos en aquellos aparatos que como una nevera, un secador, una bombilla que consumen energía eléctrica y la transforman para enfriar, calentar, iluminar...,la magnitud física que relaciona la energía eléctrica consumida en una unidad de tiempo se llama potencia.

La potencia se aplica a cualquier proceso de transferencia energética. Así por ejemplo también podemos hablar de la potencia de una grúa para elevar una carga, como el trabajo desarrollado por el montacargas en la unidad de tiempo.