7. Principio de conservación de la energía.
PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA:
Hay una ley que gobierna todos los fenómenos naturales conocidos.
La conocemos bajo el nombre de LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA.
que hay una cierta magnitud, que llamamos energía, que puede tener diferentes aspectos (tipos) pero que su cantidad total no cambia en los múltiples procesos que ocurren en la naturaleza. En un determinado sistema abierto su energía puede aumentar o disminuir por los aportes exteriores.
Es una idea muy abstracta . Sin embargo es un hecho muy útil que podamos calcular cierto número y después de que la naturaleza haga sus trucos y procesos lo volvamos a calcular y obtengamos el mismo resultado.
Es algo así como contar todas las cartas en una partida de mus en diferentes fases de la partida y comprobar que siempre la suma total es 40. Sabiendo las cartas que han salido, las que tengo en la mano puedo suponer razonablemente las que faltan por salir. Si se saben las cartas que tienen los demás jugadores y las mías propias puedo saber en todo momento las que están en el mazo de la baraja. Lo que diferencia un buen jugador de cartas de uno malo es esta habilidad para recordar las cartas que han salido y calcular, a veces utilizando probabilidades, las que faltan.
Un buen físico calcula las energías cinéticas, potenciales, internas etc , al comienzo de los cambios físicos. También estudia la energía que sale de nuestro sistema o que es aportada desde fuera. Sabe por tanto la energía final y puede averiguar donde se encuentra, que velocidad tienen los objetos, que temperatura, que altura, que potencial eléctrico etc.
Es importante darse cuenta que en la física actual no sabemos ¿que es la energía?. La energía es un modelo que utilizamos para resolver procesos que ocurren en la naturaleza. Lo único que sabemos es que hay fórmulas para calcular cierta cantidad numérica , y cuando las juntamos todas nos da " 28 o 34 ó 6.108 siempre el mismo resultado . Es un concepto extremadamente útil para averiguar las magnitudes que cambian en la traviesa naturaleza. Ya sabemos las fórmulas que permiten calcular los diferentes formas de energía y podremos resolver problemas aplicando el hecho de que la energía total es siempre la misma.
Aplicaciones numéricas.
Actividad 32:
Los ascensores tienen normalmente un contrapeso que casi equilibra la masa del ascensor y de sus posibles ocupantes. En un bloque de pisos el ascensor tiene una masa de 400 kg y se suben 4 personas de un peso medio de 65 kg. El contrapeso que han colocado es de 500 kg. Suben hasta el cuarto piso (12 m de altura.
Realizar un estudio energético del problema.
¿Cuanta energía como mínimo debe comunicar el motor eléctrico al sistema para poder subir?
Si el kwh tiene un precio de 12 céntimos, ¿cuanto costará el viaje?
Actividad 27:
Desde un tejado que está a 15 m del suelo cae una teja de 2 kg. Indica los diferentes tipos y la energía total de la teja en:
a)en el momento que inicia su caída.
b)cuando ha caído 5 metros.
c)en el momento de llegar al suelo.
d)calcular las velocidades de la teja en los apartados b y c.
d)cuando la energía llega al suelo y acaba parándose ¿Se ha perdido la energía?
Actividad 28:
Un saltador de pértiga llega al momento del salto con una pértiga de 4,80 m y una velocidad de 8 m/s. Calcula la altura teórica que podrá superar en ese salto.
Sin embargo salta mas de 5 m ¿cómo es posible?
Actividad 29:
Segamos un campo de hierba y al cabo de dos meses podemos volver a recoger mas hierba que en el fondo es energía química para las vacas. ¿Se ha creado energía en estos dos meses?
Llueve y se llena un pantano. Aparece energía potencial del agua, ¿ha aumentado la energía?.
Actividad 30:
Un cuerpo de masa 50 kg cae desde un globo situado a 500 metros de altura. Llega al suelo con una velocidad de 200 m/s. Haz un estudio de las energías inicial y final y explica el resultado.
Actividad 31:
Lanzamos desde una altura de 40 metros hacia arriba una piedra de 500 gramos con una velocidad de 20 m/s. ¿Que velocidad llevará la piedra cuando choque con el suelo?
¿Influirá en la velocidad el ángulo del lanzamiento?