La energía ha llegado a convertirse una magnitud indicativa de primer orden como verdadera moneda universal que cuantifica el grado de desarrollo tecnológico y capacidad económica de los países.
¿Qué es la energía?
La energía es la magnitud que permite conocer la mayor o menor capacidad de un ente físico para producir trabajo. Es, pues, la medida de esa capacidad o ese trabajo que podría realizarse.
De la anterior definición se desprende que las unidades de energía son las mismas que las de trabajo.
Conviene recalcar que, cuando decimos que un cuerpo o un sistema posee una determinada cantidad de energía, estamos hablando acerca de su potencialidad teórica para producir trabajo, lo cual no quiere decir que dicho trabajo llega efectivamente a realizarse, ni que se realice de una forma útil para nosotros. Se trata de un trabajo posible.
Uno de los ejemplos más claros en qué un cuerpo posee cierta capacidad para realizar trabajo ocurre cuando dicho cuerpo se mueve con respecto a su entorno. Un balón de fútbol lanzado por la patada de un jugador podría teóricamente proporcionarnos un trabajo útil, si se aprovecha la velocidad que lleva.
Se tienen varios tipos de energía:
En este tema del blog tocare dos tipos de energía: la cinética y la potencial.
¿Qué es la energía cinética?
La energía cinética es la energía que un objeto tiene debido a su movimiento.
Si queremos acelerar un objeto debemos aplicar una fuerza. Para hacerlo necesitamos realizar un trabajo. Como resultado, transferimos energía al objeto, y este se moverá con una nueva velocidad constante. A la energía transferida la conocemos como energía cinética, y depende de la masa y la velocidad alcanzada.
Energía cinética: Ec = 1/2⋅m⋅v^2
¿Qué es lo interesante de la energía cinética?
Hay un par de cosas interesantes sobre la energía cinética que podemos ver en la ecuación.
- La energía cinética depende de la velocidad del objeto al cuadrado. Esto significa que cuando la velocidad de un objeto se duplica, su energía cinética se cuadruplica. Un automóvil que viaja a 60 km/h tiene cuatro veces la energía cinética de un automóvil idéntico que viaja a 30 km/h y, por lo tanto, cuatro veces el potencial de provocar más muertes y destrucción en caso de un accidente.
- La energía cinética siempre debe ser cero o tener un valor positivo. Mientras que la velocidad puede tener un valor positivo o negativo, la velocidad al cuadrado siempre es positiva.
- La energía cinética no es un vector. Así que una pelota de pelota de futbol lanzada hacia la derecha con una velocidad de 10 m/s tiene exactamente la misma energía cinética que una pelota de futbol lanzada hacia abajo con una velocidad de 10 m/s.
En la siguiente figura se presenta ejemplos de energía cinética:
¿Qué es la energía Potencial?
La energía potencial es la energía almacenada en un objeto o sistema de objetos. Puede estar relacionada con su posición, los enlaces de su estructura química, su potencial de desintegración radioactiva o incluso su forma, por poner algunos ejemplos.
Existen muchas clases de energía potenciales. Una particularmente importante es la energía potencial gravitatoria, que es la que un objeto posee debido a la posición que ocupa respecto a un plano horizontal de referencia. Si su masa es m y está situado a una altura h del suelo, su energía potencial gravitatoria respecto al mismo vale:
Ep = m.g.h, donde m es la masa del objeto, g la gravedad y h la altura.
En la siguiente figura se presenta ejemplos de energía potenciales:
La energía como fuente renovable
En la parte de energía renovables tenemos diferentes tipos y se presentan en la siguiente imagen:
Conversión.
Uno de los aspectos más característicos de la energía es que puede pasar fácilmente de una forma u otra. Una piedra que cae convierte su energía potencial en cinética a medida que va cayendo.
La mayor parte de las máquinas y aparatos que utilizamos convierten la energía de una forma a otra más apropiada para satisfacer unas necesidades específicas.
Conservación.
Es un hecho avalado por la experiencia y constituye uno de los pilares básicos de la física ya que, en un sistema aislado (aquel no intercambia masa ni energía con el entorno exterior), la energía total se conserva.
La conservación de la energía es válida únicamente para sistemas cerrados.
Una pelota que rueda por un piso áspero no obedecerá la ley de conservación de la energía, ya que no está aislada del piso; de hecho, este hace un trabajo sobre la pelota debido a la fricción.
Sin embargo, si consideramos la pelota junto con el piso, la ley de la conservación de la energía sí se cumple. Normalmente, llamaríamos a esta combinación el sistema piso-pelota.
¿A qué nos referimos por sistema?
En física, un sistema es el sufijo que le damos a una colección de objetos que queremos modelar con nuestras ecuaciones.
Si vamos a describir el movimiento de un objeto mediante la conservación de la energía, entonces el sistema debe incluir el objeto de interés y todos los otros objetos con los que interactúa.
Este principio representa una ley universal y es de continua aplicación en todos los campos de la ciencia y la tecnología.
Rendimiento.
Cualquier sistema o dispositivo físico capaz de transformar una determinada clase de energía en otra más apropiada para un cierto uso o aplicación particular, resulta tecnológicamente interesante.
Se denomina rendimiento, e, o eficiencia al cociente (frecuentemente expresada en tanto por ciento) entre la cantidad de energía transformada o útil para su uso y la cantidad de energía absorbida o consumida por el sistema.
La diferencia entre la energía que entra y la que sale es normalmente disipada en forma de energía térmica, de forma que el principio de conservación de la energía no se viola.