Aplicación práctica
Está realizando el montaje de un aparato de climatización subido en una escalera a 3 metros del suelo, donde se encuentra su compañero. Una vez apretados los pernos del soporte, deja caer el destornillador, de 200 gramos y desde una altura de 4 metros.
Si su compañero hubiera cogido el destornillador a 1 metro del suelo, ¿cuánta energía hubiese tenido que absorber en su mano?
SOLUCIÓN
La energía potencial del destornillador antes de su caída es:
Ep = m · g · h = 0,2 kg · 9,81m/s2 · 4 m = 7,848 julios
Esta energía potencial se transforma en energía cinética cuando el destornillador se deja caer → Ep = Ec.
Al llegar al suelo, la altura, la velocidad y la energía potencial serán igual a cero, pero a 1 metro del suelo la velocidad será:
V = √2 · g · h = √2 · 9,81m/s2 · 3 m = 41,62 m/s
La energía cinética que tiene a 1 metro del suelo será:
Ec = ½ m · v2 = ½ · 0,2 kg · 41,622 m/s = 173,22 julios
La energía potencial que aún le queda en ese punto, al estar a 1 metro del suelo, será:
Ep = m · g · h = 0,2 kg · 9,81 m/s2 · 1 m = 1,962 julios
La energía mecánica total que hubiera tenido que absorber el compañero si hubiera recogido el destornillador a 1 metro del suelo será la suma de las energías cinética y potencial:
Em = Ec + Ep = 173,22 julios + 1,962 julios = 175,182 julios
La propiedad electromagnética de la electricidad permite que el giro mecánico del rotor bobinado dentro del campo magnético de un imán genere electricidad (generación). De la misma forma, el giro del rotor bobinado dentro del campo magnético de un imán, por el magnetismo de la electricidad, genera un movimiento circular que se puede aprovechar como energía mecánica (consumo).
El generador eléctrico es capaz de mantener un voltaje mediante la transformación de energía mecánica en eléctrica. Se genera electricidad cuando un conductor o grupo de conductores (bobina) se mueven dentro de un campo magnético producido por un imán de tipo natural o artificial.
Esta electricidad se puede consumir en una lámpara o en otro tipo de resistencia de un circuito.
El origen de la utilización de la corriente alterna (CA) está en el descubrimiento de las propiedades magnéticas de la electricidad (Oersted), con las que se puede generar electricidad en las centrales a partir de energía de movimiento mecánico de las aspas de una turbina.
Esta electricidad generada será de corriente alterna, ya que la polaridad varía instantáneamente de positiva a negativa, y después de negativa a positiva.
Energía nuclear
Se encuentra en la masa propia del núcleo del átomo, el cual, al ser fisionado (dividido), produce una enorme cantidad de energía.
Cuando se divide por medio de un neutrón un átomo Uranio-235, el núcleo de este se vuelve inestable y se descompone en Kryptón-92, Bario-141 y neutrones, más una gran cantidad de energía en forma de calor.
También se puede obtener energía por la fusión (unión) de dos átomos ligeros de deuterio y tritio, en el que se obtiene un nuevo átomo de helio, que es más pesado, un neutrón y una gran cantidad de energía.
Los electrones en el átomo se encuentran realizando trayectorias alrededor del núcleo formado por protones (positivos) y neutrones (sin carga), de modo que cuando un material se une a otro el conductor hace de camino para que uno ceda electrones al otro y se consiga el equilibrio entre los dos.
El primer método de fisión se utiliza en la actualidad en las centrales nucleares para la generación de electricidad, pero el segundo método de fusión se encuentra aún en fase de experimentación. El futuro de la producción energética se encuentra depositado en el descubrimiento de un reactor de fusión que controle estas cantidades enormes de energía de manera segura, y en la que además no existan residuos nucleares.
Energía química
La reacción de dos o más compuestos químicos en las condiciones de presión y temperatura adecuadas puede generar energía.
El ejemplo más claro es la energía que se produce en el interior de los seres vivos cuando ingieren alimentos, así como la descomposición de materias vegetales y animales, que producen carbón y petróleo.
El motor de explosión de los vehículos utiliza la energía química para mover el cilindro dentro del pistón. También, las baterías o las pilas son un claro ejemplo de generación de cargas eléctricas a partir de la reacción química de oxidación (pérdida de electrones) y reducción (ganancia de electrones) de ciertos materiales metálicos en el interior de un baño de electrolito.
Energía radiante electromagnética
Esta forma de energía la poseen las ondas electromagnéticas visibles como la luz, e invisibles al ojo humano como las de radio, los rayos ultravioleta (UV) e infrarrojos (IR), así como las microondas.
Su principal característica es que se propagan incluso en el medio vacío (sin aire), encontrándose su aplicación principal a nivel doméstico en la iluminación y en los hornos microondas que calientan los productos por fricción.
La dirección de las microondas, que polarizan las moléculas de agua, cambia con una frecuencia muy alta. Por la continua orientación de las moléculas de agua se genera un roce y un calentamiento. Al calentarse el agua de los alimentos, se calienta el alimento. El plato giratorio facilita la homogeneización del calentamiento.
Actividades
4. Realizar una lista de los electrodomésticos de su casa e indicar el tipo de energía final que utilizan.
Energía térmica
También denominada energía calorífica, es la más antigua que se ha utilizado, desde los primeros homínidos que se calentaban al fuego, hasta nuestros días en la calefacción de los hogares.
El fuego
