REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR

INSTITUTO UNIVERSITARIO TECNOLÓGICO

“MARILIS MÉNDEZ”

IUTMM

SAN FERNANDO DE APURE, NOVIEMBRE 2015

ENERGI

AFACILITADORA:

Ángel Lugo

BACHILLER:

Coronado Oliandri C.I: 24.937.125

INTRODUCCION

Según Albert Einstein (1879-1955), en su teoría de la Relatividad, materia y

energía son dos aspectos de una misma cosa; este concepto permite comprender mejor

que el átomo es divisible. Las partículas elementales, que lo constituyen todo, clasificadas

por sus interacciones, son 24 con sus correspondientes antipartículas: seis leptones

(electrón, tau, muón y sus correspondientes neutrinos), seis quarks (arriba, abajo, cima,

fondo, extraño y encantado) y doce bosones (gravitón, fotón, ocho gluones, y las

partículas Z y W).

Estas partículas elementales tienen masa, excepto el fotón y el gravitón. Existen

cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza: la gravedad asociada a los gravitones, es

de enorme alcance y actúa en una sola dirección es la más tenue; la electromagnética

asociada a los fotones, es de gran alcance y actúa en dos direcciones; la interacción

fuerte asociada a los gluones, es de corto alcance, liga al núcleo atómico y supera en dos

órdenes a la fuerza electromagnética; la interacción débil asociada a las partículas Z y W,

es la tercera en intensidad y de corto alcance, y explica la radioactividad.

LA ENERGÍA

ANTONIO GONZÁLEZ GONZÁLEZ

Seguramente has observado alguna vez la caída al suelo de un vaso de cristal, y

lo que sucedía desde el momento del impacto. En efecto, la mayoría de los cristalitos

salieron despedidos en todas direcciones girando sobre sí mismos a gran velocidad.

Según la teoría del Big Bang, algo similar es posible que ocurriera hace 20.000

millones de años cuando explotó y empezó la expansión del plasma cósmico en el cual

estaba comprimida toda la materia y la energía del universo.

DEFINICION

Es todo aquello que puede originar o dar existencia a un trabajo. Es la capacidad

que posee la materia para producir calor, trabajo en forma de movimiento, luz, crecimiento

biológico, etc. Por materia se entiende cualquier cuerpo sólido, líquido y gaseoso

existente.

TIPOS DE ENERGÍA

Existen distintas clasificaciones posibles para la energía, según los aspectos en

los que nos fijemos: eólica, solar, nuclear, calorífica, renovable, etc. Sin embargo en

Física se considera que existen 3 categorías fundamentales y la energía de un cuerpo o

sistema puede pertenecer a uno solo o varios de las siguientes:

ENERGÍA CINÉTICA: Debida al estado de movimiento del cuerpo.

ENERGÍA POTENCIAL: Debida a la posición que ocupa un cuerpo en un campo de

fuerzas.

ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA: Se define como aquella que adquieren los cuerpos

sometidos a la acción de fuerzas elásticas o recuperadoras. En el caso de un

cuerpo unido a un muelle su valor viene dado por:

ENERGÍA MECÁNICA: La energía mecánica es la energía que se debe a la posición y

al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial y

cinética de un sistema mecánico.

Por otro lado, podemos hacer una clasificación de tipo práctico, según el tipo de

fuerzas implicadas o la forma de almacenamiento de la energía:

TIPO DE ENERGÍAFUERZAS IMPLICADAS O FORMAS

DE ALMACENAMIENTOS

MECANICA

Energía cinética: Asociada al movimiento de los cuerpos

o sistemas.

Energía potencial: Asociada a las fuerzas mecánicas:

gravitatoria y elástica.

ELECTROMAGNETICA

Energía de la corriente eléctrica y del campo

electromagnético.

Asociada a las fuerzas eléctrica y magnética.

LUMINOSA O RADIANTEAsociada al transporte de la radiación electromagnética.

Energía de la luz visible y no visible.

TERMICAAsociada a la agitación interna molecular.

Asociada al concepto de temperatura.

QUIMICAEnergía de los enlaces químicos.

Aparece en las reacciones químicas.

NUCLEAREnergía de cohesión interna de los núcleos.

Aparece en las reacciones nucleares.

TRANSFORMACIONES DE LA ENERGIA

Las distintas manifestaciones o formas de energía pueden transformarse unas en

otras. Para que estas transformaciones hayan podido realizarse, ha sido fundamental la

creación por parte del hombre de maquinarias, que por sí solas no producirían energía.

Una transformación posible de energía sería el caso de la energía potencial o de

posición que posee una masa de agua estancada que se transforma en energía cinética

cuando cae desde una altura cualquiera (energía hidráulica) por una tubería e incide

sobre el rodete de una turbina hidráulica, haciéndola girar (energía mecánica).

ENERGÍA CINÉTICA

La forma de energía asociada a los cambios de velocidad recibe el nombre de

energía cinética. Un cuerpo en movimiento es capaz de producir movimiento, esto es, de

cambiar la velocidad de otros. La energía cinética es, por tanto, la energía mecánica que

posee un cuerpo en virtud de su movimiento o velocidad.

ENERGÍA POTENCIAL

De acuerdo con su definición, la energía mecánica puede presentarse bajo dos

formas diferentes según esté asociada a los cambios de posición o a los cambios de

velocidad. La forma de energía asociada a los cambios de posición recibe el nombre de

energía potencial.

ENERGIA MECANICA

De todas las transformaciones o cambios que sufre la materia, los que interesan a

la mecánica son los asociados a la posición y/o a la velocidad.

Ambas magnitudes definen, en el marco de la dinámica de Newton, el estado

mecánico de un cuerpo, de modo que éste puede cambiar porque cambie su posición o

porque cambie su velocidad. La forma de energía asociada a los cambios en el estado

mecánico de un cuerpo o de una partícula material recibe el nombre de energía mecánica.

ECUACIONES

ENERGÍA POTENCIAL

Fórmula:

Recordamos que la fórmula de la energía potencial es: Ep = m x g x h; siendo:

m = masa del objeto en Kg

g= fuerza de la gravedad (gravedad) = (9.8 m/s^2) en la Tierra. (Ojo en otro

planeta cambiaría este valor). El símbolo ^ significa al cuadrado, en este caso 9.8

metros/segundos al cuadrado.

h = altura del objeto en metros.

Si ponemos todos estos datos en la fórmula de la energía potencial, el resultado

nos saldrá en Julios o Joules.

ECUACION

¿Cuál es la energía potencial que tiene un ascensor de 800 Kg situado a 380 m

sobre el suelo? Suponemos que la energía potencial en el suelo es 0.

SOLUCIÓN:

Este caso es muy sencillo, sólo tenemos que aplicar los datos que nos dan en la

fórmula:

Ep = (800 Kg) x (9.8 m/s^2) x (380 m) = 2.979.200 J = 2.9 MJ (millones de Julios).

ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA

Es la energía que se libera cuando un muelle o un resorte que estaba comprimido,

se suelta. La energía que tendrá dependerá de la deformación sufrida por el muelle, más

deformación quiere decir más energía. Esta energía se puede utilizar para desarrollar

trabajo, por ejemplo para impulsar una pelota.

¿Cómo calculamos la energía potencial elástica? Usamos la siguiente fórmula:

Donde "K" es una constante elástica característica de cada muelle medida en N/m

(newtons partido por metros) y "x" es la longitud que adquiere el muelle o el

desplazamiento o deformación desde la posición normal medido en metros (estiramiento

del muelle). Con estas unidades el resultado será en Julios.

ECUACIÓN

Una fuerza de 540 N estira cierto resorte una distancia de 0.150 m ¿Qué energía

potencial tiene el resorte cuando una masa de 60 Kg cuelga verticalmente de él?

Solución:

Para conocer la energía potencial elástica almacenada en el resorte, se debe

conocer la constante de fuerza del resorte y su deformación causada por el peso de la

masa de 60 Kg.

Una fuerza de 540 N estira el resorte hasta 0.150 m. La constante de fuerza es:

k = Fe / x = 540 N / 0.150 m = 3600 N / m.

Luego, la deformación x del resorte causada por el peso del bloque es:

x = Fe / k = (m*g) / k

x = ((60 Kg)*(9.8 m/s^2)) / (3600 N/m) = 0.163 m

La energía potencial elástica almacenada en el resorte es:

Epel = 1/2 * (3600 N/m) * (0.163 m)^2 = 47.82 J

MATERIA

Es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. La masa es la

medida de la cantidad de materia contenida en una muestra de cualquier material.

Mientras más masa tenga un objeto, más fuerza se requerirá para ponerlo en movimiento.

Debido a que todos los cuerpos en el universo.

¿Qué es la materia?

Es todo lo que ocupa un lugar en el espacio y que en las condiciones de presión y

temperatura que imperan en el planeta, se manifiestan en forma de sustancias.

IMPORTANCIA

Todo del universo se compone de materia o energía. Antes de que los estudiantes

puedan estudiar la materia, se presenta la noción básica de lo que significa la materia. La

materia existe en su forma elemental, como carbono, mercurio, hierro, cobre, oro, plata

etc. La materia también puede existir en la forma de mezclas como el aire, que es una

mezcla de gases en su forma elemental (nitrógeno, oxígeno) y en forma molecular

(dióxido de carbono, vapor del agua).

Las unidades más fundamentales de la materia se denominan átomos. Un átomo

es la partícula más pequeña de la materia que por sí solo puede combinarse con otros

átomos diferentes o iguales. Los elementos son agrupaciones o combinaciones de

átomos iguales, mientras que las moléculas son combinaciones de otros átomos iguales o

diferentes.

COMPONENTES

Las propiedades esenciales de la materia son la extensión, impenetrabilidad e

inercia.

La extensión es natural para los sólidos y los líquidos, pero no en los gases, por

lo que es mejor hablar de inercia. Esta se define como la resistencia de los

cuerpos para cambiar su estado de reposo o de movimiento sin la intervención de

alguna fuerza. 15 Los cuerpos quietos, permanecen así, a menos que se le

aplique una fuerza para que comiencen a moverse. De la misma manera los que

están en movimiento continúan en movimiento a menos que se le aplique una

fuerza para detenerlos. Mediante observaciones experimentales se ha

comprobado que esa fuerza, en cualquiera de los casos anteriores es proporcional

a la masa y la aceleración del cuerpo en cuestión. De aquí surge la expresión

matemática que relaciona la fuerza, la masa y la aceleración: F = m x a entonces

la masa queda definida como m = F / a según la cual la masa de un cuerpo es

igual a la relación constante entre la fuerza F, aplicada al mismo y la aceleración a,

del movimiento uniformemente acelerado que se produce.

Ejemplo: la fuerza que hay que hacer para detener una pelota de ping pong es

menor que la que hay que hacer para parar una pelota de fútbol si ambas se desplazan a

la misma velocidad. Ello es porque la pelota de fútbol tiene mayor masa que la de ping

pong.

La materia está formada por átomos. Un átomo es la partícula más pequeña que

caracteriza a un elemento químico.

Los átomos están formados por partículas subatómicas.

Las partículas subatómicas son las partes pequeñas que forman el átomo,

expresamente: el electrón, el protón y el neutrón.

Electrón: Es una partícula elemental con carga eléctrica negativa, cuya masa es

1/1836 la del protón.

Protón: Es una partícula con carga eléctrica positiva, cuya masa es 1.6726 x 10 ^-

24 g, 1836 veces la masa del electrón. Cada protón está formado por tres quarks: 2

quarks arriba (cada uno con una carga eléctrica de + 2/3) y 1 quark abajo (cuya carga

eléctrica es de - 1/3).

La carga eléctrica del protón es la suma de las cargas fraccionarias de los quarks

que lo constituyen.

Neutrón (n). Es una partícula sin carga eléctrica neta, cuya masa es 1.6749 x 10 ^-

24 g, ligeramente mayor que la del protón.

Cada neutrón está formado por tres quarks: 1 quark arriba y 2 quarks abajo. La

carga eléctrica del neutrón es la suma de las cargas fraccionarias de los quarks que lo

constituyen.

La investigación de partículas elementales es el campo de la física de alta energía,

específicamente de la mecánica cuántica.