la energía y la descripción de las transformaciones
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LA ENERGÍA Y LA DESCRIPCIÓN DE LAS
TRANSFORMACIONES.POR MIGUEL A. LÓPEZ TOLEDANO
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CONCEPTO DE ENERGÍA
• La energía es una propiedad inherente a los cuerpos y no necesariamente se presenta por interacción de otro (Fuerza).
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LA ENERGÍATIPOS DE MANIFESTACIONES
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LA ENERGÍA ELÉCTRICA
• Se origina de un flujo deelectrones a través de unconductor eléctrico. Se obtienela energía hidráulica, térmica,solar, nuclear, entre otras.
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ENERGÍA QUÍMICA
• Se origina de reacciones químicas entre sustancias.
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ENERGÍA SOLAR
• Se origina por las reacciones que existen en en el sol.
• Radiación emitida por el helio a altas temperaturas.
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ENERGÍA CALORÍFICA
• Se origina de la emisión de calor.
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ENERGÍA NUCLEAR
• Se origina de la desintegración de un átomo.
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ENERGÍA HIDRÁULICA
• Se origina por la fuerza de corrientes de ríos y /o saltos de agua (presas artificiales).
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ENERGÍA TÉRMICA
• Se origina de la combustión de hidrocarburos.
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ENERGÍA MECÁNICA
• Se origina por medio de fuerzas aplicadas a aparatos mecánicos.
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LA ENERGÍA DEPENDE DE VARIOS FACTORES
• Teoría de la conservación de la energía.
• “La energía no se crea ni se destruye solo se transforma o intercambia, permaneciendo constante dentro del proceso.
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LA ENERGÍA Y EL MOVIMIENTOLA ENERGÍA CINÉTICA
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ENERGÍA CINÉTICA
• Se define como la capacidad que posee un cuerpo de realizar un trabajo debido a su movimiento.
http://www.youtube.com/watch?v=xTNcnJS-a2M
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DATOS FÓRMULA
•𝐸𝑐 = 𝐽 𝑜𝑘𝑔𝑚2
𝑠2𝐸𝑐 =
𝑚 𝑣2
2
•m [=] kg
•v [=] 𝑚
𝑠
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EJEMPLO
• Calcular la energía cinética de un cuerpo que tiene una masa de 2
kg y se mueve con una velocidad de 3 𝑚
𝑠y se encuentra a una
altura de 5m
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DATOS NECESARIOS Y FÓRMULA CON SUSTITUCIÓN
•m= 2kg 𝐸𝑐= 𝑚𝑣2
2
•v= 3𝑚
𝑠𝐸𝑐=
(2)(3)2
2
•𝐸𝑐 = 𝑥 𝐽 𝐸𝑐 = 9 𝐽
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ENERGÍA POTENCIAL
• Es la capacidad que posee un cuerpo para realizar un trabajo por efecto de posición o estado en el que se encuentra.
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ENERGÍA POTENCIAL
Datos Fórmulas
𝐸𝑝 = 𝐽 𝐸𝑝= (m)(g)(h) …(1)
m = kg 𝐸𝑝= (P)(h) …(2)
g = 9.81 m/s^2 𝐸𝑝= (1/2)(k)(𝑥2) … (3)
h= m
W = J k= constante (N/m)
P = N x= deformación (m)
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ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA
• Es el producto del peso de un cuerpo por su altura.
• Corresponde a la fórmula #2
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ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA
• Es directamente proporcional a la constante de elasticidad multiplicado por la deformación que tiene al cuadrado.
• Su cálculo corresponde a la fórmula 3.
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ALGUNAS CONSIDERACIONES ESPECIALES
• Si la altura h es igual a cero, se puede afirmar que, no hay energía potencial.
• Cuando un cuerpo realiza un trabajo y su altura es constante, no cambia su energía potencial.
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EJEMPLO
• ¿Cuál es la energía potencial realizada por la fuerza elástica cuando se empuja un cuerpo donde su deformación es 0.15m a otra de 0.40 m, si su constante de
elasticidad es de 12 𝑁
𝑚?
• Primero determinaremos que fórmula usar.
• Después realizaremos la diferencia.
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𝐸𝑝 = 𝑥 𝐽𝐸𝑝 =
1
2𝑘𝑥2
𝑥1 = 0.15𝑚𝐸𝑝1 =
1
2(12
𝑁
𝑚)(0.15𝑚)2
𝑥2 = 0.15𝑚 = 0.135 J
𝐾 = 12𝑁
𝑚𝐸𝑝2 =
1
2(12
𝑁
𝑚)(0.40𝑚)2
=0.96 J
𝐸𝑝𝑇 = 0.96 𝐽 − 0.135 𝐽
𝐸𝑝𝑇 = 0.825 𝐽
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OTRO PROBLEMA
• ¿Cuál es la máxima energía potencial que alcanzan dos pasajeros junto con la cabida de lanzamiento del nuevo slingshot de six flagssi la altura máxima a la que llega son 90m, y la masa total del vehículo es de 200kg?
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SOLUCIÓN
• 𝐸𝑝 = 𝑚𝑔ℎ
• 𝐸𝑝 = (200𝑘𝑔)(9.81𝑚
𝑠2)(90𝑚)
• 𝐸𝑝 = 176,580 𝐽
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LOS EFECTOS DE LAS CARGAS ELÉCTRICAS
• Las cargas eléctricas son componentes de la materia y se presentan de dos tipos: positiva y negativa.
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CARGA ELÉCTRICA
• Es el flujo de electrones por medio de átomos que conforman un conductor que puede ser sólido, líquido o gaseoso.
• Sus unidades son: Coulomb [C]
• 1 C = 6.25𝑥1018 electrones.
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FORMAS DE CARGAR UN CUERPO ELÉCTRICAMENTE.LOS EFECTOS DE LAS CARGAS ELÉCTRICAS
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INDUCCIÓN
• Se observa cuando un cuerpo queestá cargado eléctricamente, seacerca a otro, sin tocarlo,ocasionando que se cargue, estosucede siempre y cuando sea unconductor.
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EJEMPLO
• Acercar un peine eléctricamente cargado a un papel.
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CONTACTO
• Se observa cuando un cuerpo que está cargadoeléctricamente, toca a un cuerpo provocando quese cargue eléctricamente, esto sucede siempre ycuando sea un conductor.
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EJEMPLO
• Conectar un Reproductor BlueRay en uncontacto del hogar.
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FROTAMIENTO
• Se observa cuando un cuerpo se frota con otro y losdos adquieren carga eléctrica, esto sucede siemprey cuando sean conductores.
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EJEMPLO
•Al cepillarse el cabello.
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EN EL SIGLO XVIII …
• Benjamín Franklin formuló una teoría llamada“teoría del flujo único” en donde determina queexisten tres tipos de carga en los cuerpos.
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NEUTRO
• El que no presenta ningún comportamiento.
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POSITIVO
• El que recibe cierta cantidad de este flujo al ser frotado, como el vidrio con la seda.
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NEGATIVO
• El que recibe este flujo al ser frotado,como en el caso del ámbar con la piel.
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LEY DE LAS ATRACCIONES Y REPULSIONES
• Dos cuerpos eléctricamente cargados con la mismacarga se repelen, mientras que si están cargadoscon cargas distintas se atraen.
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• La concepción moderna de la constitución de la materianos dice que los átomos son aglomeraciones de partículasque poseen cierta carga.
LEY DE LAS ATRACCIONES Y REPULSIONES
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ADEMÁS QUE:
• Los electrones poseen carga eléctrica negativa.
• Los protones poseen carga eléctrica positiva.
• Los neutrones no tienen carga eléctrica.
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• Toda la materia en sus estado normal contiene la misma cantidadde electricidad positiva y negativa. Debido a que los protones yneutrones se localizan dentro del núcleo del átomo, las únicaspartículas que se pueden desplazar de un cuerpo a otro son loselectrones, por lo que los átomos, denominados iones, al ganar operder electrones quedan cargados.
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DE LA SIGUIENTE MANERA:
• Ion positivo (catión) (pierdeelectrones)
• Ion negativo (anión) (ganaelectrones)
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LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA CARGA ELÉCTRICA
• La carga eléctrica neta de un sistema físico(suma de cargas negativas menos laspositivas), permanece constante antes ydespués de cualquier proceso que tenga lugaren dicho sistema.
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LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA CARGA ELÉCTRICA
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LOS EFECTOS DE LOS IMANES
• Un imán es aquel material en el cual existeun campo de fuerza la cual tiene la cualidadde atraer a otro material ferromagnético,regularmente el hierro, el níquel y cobalto.
• Todo imán tiene la característica de tenerdos polos: norte y sur.
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ALERONES DE UN AVIÓN
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CARACTERÍSTICAS DE LOS IMANES
• Pueden ser de dos tipos: naturales (magnetita) o artificiales(electroimanes).
• Atraer al hierro.
• Tener dos polos (norte y sur).
• Seguir la ley de atracción y repulsión de las cargas.
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EFECTO SOBRE LA TIERRA
• Alrededor de la Tierra existe uncampo magnético y el núcleoterrestre se comporta con unimán.
• Uno de los efectos en la Tierradel magnetismo son las aurorasboreales.
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CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES
• Diamagnéticos: Son todos aquellos materiales endonde el paso de las líneas magnéticas es muchomás difícil que por el vacío.
• Ejemplos: Hule y plástico.
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• Paramagnéticos: Son todos aquellos materiales en dondeel paso de las líneas magnéticas es relativamente igualque por el vacío.
• Por ejemplo. La tela y el papel.
CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES
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• Ferromagnéticos: Son todos aquellos materiales en dondeel paso de las líneas magnéticas es mucho mayor que porel vacío.
• Ejemplos: fierro, níquel, cobalto y acero.
CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES
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INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
• Es la generación de unacorriente eléctrica en unconductor en movimiento enel interior de un campomagnético.
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ELECTROIMÁN
• Es un solenoide de alambre decobre aislado con un núcleo defierro dulce, al pasar una corrienteeléctrica por el solenoide seconvierte en un imán potente.