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Energías 2º ESO

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Subido el 18 de julio de 2023 por José R.

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Tipos de energía. Energía cinética, potencial y mecánica. Transformaciones entre ellas.

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Bien, y vamos a empezar el último tema que vamos a dar en este curso, que es el tema 00:00:00
de energía. 00:00:06
Energía, vemos que es la capacidad que tiene la materia de producir trabajo en forma de 00:00:07
movimiento, luz y calor. 00:00:09
Entonces, el tema, hasta ahora habéis visto las energías desde el punto de vista renovable 00:00:11
o no renovable. 00:00:15
Es decir, renovables las que no se gastan, veas, la eólica, la maremotriz, la geotérmica 00:00:16
y las que se gastan o no renovables, como es, por ejemplo, las combustibles fósiles 00:00:21
o incluso la de las reacciones nucleares y demás. 00:00:25
Pero nosotros vamos a centrar en los tipos de energía que hay, ¿vale? 00:00:30
Entonces podemos ver que hay una energía química, que es, por ejemplo, la que se obtiene 00:00:34
de una reacción química, por ejemplo, una pila. 00:00:38
Tenemos también una energía calorífica, por ejemplo, que es sobre el calor que produce, 00:00:45
cuánto calor hay. 00:00:49
Una energía eléctrica, por ejemplo, eso sabemos que en cualquier central eléctrica 00:00:50
se produce electricidad para que luego yo pueda utilizarla en casa, con lo que sea. 00:00:54
Energía sonora, también un tipo de energía. 00:00:58
El sonido transmite energía, incluso una energía luminosa en una bombilla, ¿vale? 00:01:00
Sabéis que, por ejemplo, hay algunas que pueden darse a la vez. 00:01:06
Una bombilla, por ejemplo, estaría dando luminosa y calorífica porque está calentando. 00:01:08
Pero nosotros, la que nos vamos a centrar principalmente este año y es muy importante 00:01:11
es la energía mecánica. 00:01:15
Esa energía mecánica va a ser la suma de dos tipos de energía, la energía cinética 00:01:17
y la energía potencial. 00:01:21
Ahora veremos cuál de ellas es cada una o cómo se obtiene cada una de ellas. 00:01:22
Lo importante es saber que la energía se mide en julios, en honor a James Prescott 00:01:28
Joule, que es un físico inglés famoso por su trabajo de electricidad dinámica y, sobre 00:01:32
todo, energía. 00:01:36
Entonces, en este caso, su símbolo es la J. 00:01:37
Vamos a medir siempre la energía en julios, 100 julios, 1.000 julios, 1.000.000 de julios. 00:01:40
Pero, a la hora de nosotros hablar de energía que producen los alimentos, vamos a utilizar 00:01:44
otro tipo de valor que se denomina calorías. 00:01:50
Es otra unidad más importante. 00:01:52
Entonces, cuando nosotros miramos cualquier contenido calórico de un alimento, vemos 00:01:54
que produce 20 calorías, 50 calorías o 180 calorías. 00:01:58
Entonces, hay que buscar la fórmula para pasar de energía en julios a energía en 00:02:03
calorías. 00:02:09
Y eso sería con la fórmula que tenéis aquí. 00:02:10
Una caloría son 4,18 julios. 00:02:13
Es decir, si yo tengo 20 calorías, pues serían 20 por 4,18. 00:02:15
En cambio, también tenéis la otra equivalencia, 1 julio, 0,24 calorías. 00:02:19
Es decir, si yo tuviera 15 julios, pues dividiría o multiplicaría por 0,24 y ya tendría el 00:02:23
valor. 00:02:28
¿De acuerdo? 00:02:29
Eso sería el paso de calorías a julios o de julios a calorías. 00:02:30
Normalmente, el que más vamos a utilizar es este porque yo voy a pedirlo en julios 00:02:34
y luego lo voy a pedir en calorías. 00:02:38
¿De acuerdo? 00:02:39
Bien. 00:02:40
Vamos a hablar entonces del tipo de energía cinética. 00:02:41
La energía cinética es la energía debida al movimiento. 00:02:43
Todo lo que se mueva va a tener energía cinética, pero lógicamente no va a ser igual 00:02:47
que se mueva a 2 km por hora que a 200 km por hora. 00:02:51
Si yo voy con, por ejemplo, en el coche y el coche tengo un golpe, no será igual que 00:02:54
vaya a 2 km por hora que a 30 km por hora. 00:02:59
Y con la masa del cuerpo no será igual que yo lance algo que pese 5 gramos y eso impacte 00:03:01
contra una pared que algo que pese 500 kilos y yo lo lance contra la pared. 00:03:06
Entonces va a depender de dos cosas. 00:03:11
Por tanto, la energía cinética va a ser un medio de la masa por la velocidad cuadrada. 00:03:12
Esa es la fórmula. 00:03:17
¿De acuerdo? 00:03:18
Energía cinética, un medio de la masa por la velocidad cuadrada. 00:03:19
Siempre yendo la masa en kilos, importante, y siempre la velocidad en metros por segundo. 00:03:22
Si yo lo doy en km por hora, sabéis utilizar factores de conversión, por lo tanto no hay 00:03:26
ningún tipo de problema. 00:03:31
Vamos ahora a la energía potencial. 00:03:32
La energía potencial, en cambio, es la energía que tiene debida a la posición, o más concretamente 00:03:34
a la altura. 00:03:38
Todo lo que tenga altura va a tener energía potencial. 00:03:39
La energía potencial, entonces, no es lo mismo una masa igual que sea de 5 gramos o 00:03:41
de 500 kilos cuando cae, y no es lo mismo la altura a la que esté. 00:03:45
Si yo dejo caer algo desde 3 centímetros, no es lo mismo que desde 3 kilómetros. 00:03:49
Por tanto, la energía potencial va a depender de la masa, de la gravedad y de la altura. 00:03:53
No solo vamos a estar siempre en la Tierra, por lo tanto la gravedad siempre va a ser 00:03:57
9,8, y luego va a depender de la masa, exactamente igual que antes, en kilogramos, y de la altura 00:04:00
siempre en metros, que también tenemos ese factor siempre nosotros. 00:04:06
Como ejemplo práctico, vamos a calcular la energía cinética que tiene un coche que 00:04:10
viaja 25 metros por segundo, entonces la energía cinética será igual a 1 medio de la masa 00:04:16
por la velocidad al cuadrado, es decir, 1 medio de 800 por 25 al cuadrado, y fijaros 00:04:23
que en este caso no hay que cambiar ninguna unidad porque ya viene dado directamente a 00:04:35
la velocidad, por lo tanto serían 250.000 julios. 00:04:38
En cambio, fijaros abajo, calculo la energía potencial, como hablo de energía potencial, 00:04:46
o cambio la energía de la altura, tengo masa por la gravedad y por la altura, es decir, 00:04:50
2 kilos de masa por 9,8, que es la gravedad, y por 3 metros de altura, y esto me da un 00:04:57
total de 588 julios. 00:05:04
Esa sería la energía potencial que tiene una pelota que está a 3 metros de altura. 00:05:10
Si paso al siguiente calculo la energía de un cuerpo de 500 gramos, fijaros, estos 500 00:05:16
gramos ya no me valen, tengo que pasarlo aquí, los que son 0,5 kilogramos, muy importante 00:05:19
porque luego esto lo que se le falla es a mí, y 72 kilómetros por hora por factor 00:05:24
de conversión, que ya sabemos hacerlo, son 20 metros por segundo. 00:05:29
Por lo tanto, la energía que va a tener ese cuerpo, vamos a hablar de energía cinética, 00:05:34
es decir, un medio de la masa por la velocidad al cuadrado, es decir, un medio de la masa 00:05:38
que es 0,5 por 20 al cuadrado, y esto nos va a dar en total 100 julios. 00:05:44
Aquí hablo de la energía de abajo, que tiene a unos 80 cm de altura, así que estoy calculando 00:05:56
la energía potencial, es decir, la masa por la gravedad y por la altura, es decir, esos 00:06:01
50 gramos hay que pasarlos, importante, porque si no lo mismo, 0,05 kilos, y 80 cm, hemos 00:06:08
dicho que tiene que ser en metros, es decir, 0,8, por lo tanto tendré 0,05 por 9,8, y 00:06:15
por la altura, que son 0,8, y eso en total da 0,392, entonces esa sería la energía 00:06:26
potencial que tendría. 00:06:40
La energía mecánica, entonces, como dijimos al principio del tema, era la suma de energía 00:06:43
cinética a la potencial, siempre que algo esté moviéndose a cierta altura, va a tener 00:06:47
la mezcla de dos, por ejemplo, un pájaro, un avión, cualquier cosa, entonces, si tengo 00:06:51
que calcular la energía mecánica de algo, yo haré que la energía mecánica es la energía 00:06:55
cinética más la energía potencial, fijaros, en este caso, energía, voy a calcular primero 00:07:00
por un lado la energía cinética, voy a calcular luego por otro lado la energía potencial, 00:07:06
y la sumaré. 00:07:13
Energía cinética, medio de la masa por la velocidad al cuadrado, es decir, un medio 00:07:14
de 2 por 10 al cuadrado, es decir, 100 metros por segundo. 00:07:20
Si hablo de energía potencial, es masa por gravedad por altura, es decir, 2 por 9,8, 00:07:28
y por 100 metros de altura, es decir, 1960 julios, perdón, esto no son metros por segundo, 00:07:36
son julios. 00:07:45
Total, que al final, la energía mecánica serían los 100 julios, que me vale la cinética 00:07:46
más los 1960 julios, la energía potencial, es decir, 2060 julios, es decir, un pájaro 00:07:52
de 2 kilos que vuela a esa altura tiene una energía total de 2060 julios. 00:08:01
Pero fijaros en el avión, en el avión ocurre lo mismo, voy a tener una energía mecánica 00:08:10
que va a ser la suma de la energía cinética y la energía potencial. 00:08:15
Por lo tanto, por un lado voy a calcular la energía cinética, por otro lado voy a calcular 00:08:21
la energía potencial, y luego la sumaré. 00:08:25
Energía cinética, un medio de la masa por la velocidad al cuadrado, pero fijaros que 00:08:33
vienen dos toneladas. 00:08:37
Esas dos toneladas sabemos que son 2000 kilogramos. 00:08:38
Fijaros que esos 1080 kilómetros por hora son 300 metros por segundo, sistema internacional, 00:08:49
y una altura de 7 kilómetros, 7000 metros. 00:08:59
Es importante que antes de realizar ningún cálculo paséis todas las unidades para que 00:09:02
nos guíéis, lo comprobéis. 00:09:06
Por lo tanto, vamos a hablar de energía cinética y es un medio la masa, que hemos 00:09:08
dicho que son 2000 kilos, por la velocidad, que son 300 al cuadrado, ¿de acuerdo? 00:09:13
Y toda esa sumado me da 90 millones. 00:09:22
De momento estos valores que nos dan de julio, estos valores que nos dan grandes lo podemos 00:09:33
escribir con este tipo de nomenclatura. 00:09:36
A partir del año que viene, que vamos a ver una cosa que se llama la toción científica, 00:09:38
no podemos escribirlo así. 00:09:42
Y la energía potencial entonces va a ser la masa por la gravedad y por la altura, es 00:09:43
decir, otra vez, los 2000 kilos por 9,8 y por los 7000 metros a los que se encuentra, 00:09:47
es decir, que en total la energía potencial vale 137.200.000 julio. 00:09:56
Por tanto, la suma de las dos, es decir, la suma de estos 90.000 más estos 137.000, que 00:10:09
nos da un total de 227.200.000 julio, sería la energía que tiene ese avión, porque tiene 00:10:18
la suma de la energía cinética, que ya hemos visto que vale 90 millones, y la energía 00:10:34
potencial que vale 137.200.000, ¿de acuerdo? 00:10:37
Bien, y luego el último, la ley de la conservación de energía. 00:10:41
La ley de la conservación de energía lo que nos explica siempre es que la energía 00:10:45
ni se crea ni se destruye, solo se transforma, es decir, la energía que yo tengo en casa 00:10:48
tiene que venir de una energía eléctrica que se transforma en una bombilla, pero esa 00:10:53
bombilla da calor, todas esas energías no cambian. 00:10:55
Entonces, la forma más fácil de entenderlo es con una montaña rusa. 00:10:59
Si nosotros estamos en una montaña rusa, estamos parados, imaginamos que estamos en 00:11:03
el tren este, entonces estamos parados. 00:11:06
Por tanto, en ese punto lo que voy a tener es energía potencial. 00:11:10
Cuando yo dejo caer el trencito, cuando llego abajo, ya no tengo altura, entonces lo que 00:11:15
voy a tener es energía cinética, ¿vale? 00:11:23
Y ahí es cuando la velocidad va a ser mayor. 00:11:25
Vamos a comprobarlo oficialmente, entonces, siempre vamos a hacerlo de la siguiente forma, 00:11:27
vamos a poner que la energía mecánica en el punto A va a ser igual a la energía mecánica 00:11:30
en el punto B. 00:11:37
Es decir, en el punto A hay energía cinética siempre y energía potencial. 00:11:39
Ahora veremos si las dos tienen un valor concreto. 00:11:44
Y el otro tiene energía cinética en B y energía potencial en B. 00:11:47
Si os fijáis, en nuestro caso, como hemos dicho que arriba está parado, que es importante 00:11:53
ver que está parado, si está parado significa que la energía cinética va a ser cero. 00:11:58
Y abajo, fijaros que está en el punto más bajo, por lo tanto, si está en el punto más 00:12:05
bajo la altura es cero. 00:12:08
Y por lo tanto, al multiplicar la masa por la gravedad por la altura, que es la energía 00:12:09
potencial, también da cero. 00:12:13
Es decir, que lo que me va a quedar es que un medio de la masa por la velocidad cuadrada, 00:12:14
que esto hemos dicho que es cero, más la masa por la gravedad por la altura de A es 00:12:24
igual a un medio de la masa por la velocidad de B al cuadrado. 00:12:30
La otra ya no la pongo porque es directamente cero. 00:12:36
Como vais a tener la masa, vais a tener la gravedad y vais a tener la altura, podéis 00:12:38
calcular a la velocidad a la que cae el cuerpo en la otra dirección. 00:12:41
¿Qué ocurre? 00:12:45
Si en vez de estar en el punto B estoy en el punto C, hago lo mismo de antes, energía 00:12:46
mecánica en A es la energía mecánica en C, energía cinética en A más energía potencial 00:12:51
en A es energía cinética en C más energía potencial en C. 00:13:00
Por el mismo razonamiento de antes, entiendo que al estar parado, la velocidad es cero 00:13:05
y por lo tanto esto es cero. 00:13:12
Pero fijaros que en el punto C no tengo nada que sea cero, es decir, tengo una cierta altura 00:13:13
con lo cual voy a tener energía potencial y tengo una cierta velocidad porque cuando 00:13:20
nosotros nos montamos en una montaña rusa, ahí todavía también nos movemos, por lo 00:13:23
tanto voy a tener una cierta velocidad. 00:13:26
Por lo tanto, al final lo que puedo decir es que la masa por la gravedad por la altura 00:13:28
de A es un medio de la masa por la velocidad al cuadrado en C más la masa, gravedad, altura 00:13:33
de C. 00:13:44
Y con eso podré calcular cualquiera de los valores que me falten, bien la velocidad, 00:13:45
bien la altura. 00:13:50
Vamos a hacer un par de ejemplos para entenderlo, ¿vale? 00:13:51
Por ejemplo, en este caso tenemos que la energía, me preguntan la velocidad en B, fijaros, me 00:13:54
preguntan la velocidad en C, en B y luego la velocidad en C, entonces voy a empezar 00:14:02
con la velocidad en B. 00:14:06
Para calcular la velocidad en B hago lo que hemos hecho antes que es que la, perdón, 00:14:07
que es que la, borramos eso y escribimos que la energía mecánica en A es la energía 00:14:13
mecánica en B. 00:14:23
Es decir, energía cinética en A más la energía potencial en A es, es igual a la 00:14:25
energía cinética en B más la energía potencial en B. 00:14:32
Fijaros que yo pongo todo, aunque sepa que aún no se va a anular, porque sé, y según 00:14:36
lo hemos visto antes, vuelvo otra vez a remarcar lo de parado, sé que entonces la velocidad 00:14:40
que va a tener aquí es cero y aquí como está parado, como está en el punto más 00:14:45
bajo, también sé que esto va a valer cero. 00:14:51
Por lo tanto, lo que tengo es que la masa por la gravedad y por la altura de A es un 00:14:55
medio de la masa por la velocidad cuadrada en B. 00:15:03
Si sustituís directamente, la masa es 2 por 9,8 y por la altura, que son 80, es un medio 00:15:08
de la masa, que es 2, por la velocidad de 2 al cuadrado, la velocidad en B al cuadrado. 00:15:18
Creo que esto sabéis despejarlo, si multiplicáis en este caso lo que tenéis, daría, ya directamente 00:15:24
despejado, la velocidad de B da 39,59 metros partido de segundo. 00:15:32
Si calculáis el valor este, por si en algún caso tenemos problemas para despejarlo, son 00:15:42
1.568, esto de aquí, son 1.568 y luego hacéis la raíz cuadrada de eso y ya os daría directamente. 00:15:47
Vamos a hacer ahora el caso C. 00:15:59
En el caso C tenemos, vamos a ir borrando todo lo que hemos escrito, pero fijaros que 00:16:03
voy a volver a dejar lo mismo, lo único que voy a dejar es, en vez de en B, lo voy a dejar 00:16:21
directamente en C, es decir, energía cinética en C y energía potencial en C. 00:16:28
Hago lo mismo de antes, es decir, sé que mi cuerpo en el punto A está parado otra 00:16:37
vez, con lo cual esto va a valer cero, y sé que en C tiene tanto altura como velocidad, 00:16:42
con lo cual no puedo anular nada. 00:16:49
Por lo tanto me quedará otra vez que la masa, lo voy a escribir aquí, masa, gravedad por 00:16:51
altura en A es igual a un medio de la masa por la velocidad de C al cuadrado más la 00:16:55
masa por la gravedad por la altura de C. 00:17:03
Si sustituimos, 2 por 9,8 por la altura que es 80 es igual a un medio de la masa que es 00:17:06
2 por la velocidad que es mi incógnita al cuadrado más 2 por 9,8 por 30, es decir, 00:17:16
esto me da 1.568 es igual a vc al cuadrado más 588. 00:17:25
Esto si sabéis despejarlo, porque la velocidad al cuadrado pasa 1.568, 1.568 menos 588 me 00:17:39
da 980, hago la raíz cuadrada para quitar ese cuadrado de la raíz y por tanto me da 00:17:50
31, la velocidad sería 31,30 metros por parte del segundo. 00:17:56
Lógicamente esta velocidad tiene que ser menor que en el punto B, es decir, en una 00:18:03
montaña rusa cuando nosotros vamos más rápido, lo podéis comprobar, es cuando estamos en 00:18:07
el punto más bajo, mientras más alto vamos subiendo, pues vamos un poquito más lento. 00:18:10
¿De acuerdo? 00:18:14
Vale, pues creo que esto es el final del tema y con esto podéis hacer los ejercicios. 00:18:15
¡Mucha suerte! 00:18:19
Idioma/s:
es
Subido por:
José R.
Licencia:
Reconocimiento
Visualizaciones:
7
Fecha:
18 de julio de 2023 - 9:56
Visibilidad:
Clave
Centro:
CPR INF-PRI-SEC VILLAMADRID
Duración:
18′ 21″
Relación de aspecto:
4:3 Hasta 2009 fue el estándar utilizado en la televisión PAL; muchas pantallas de ordenador y televisores usan este estándar, erróneamente llamado cuadrado, cuando en la realidad es rectangular o wide.
Resolución:
1024x768 píxeles
Tamaño:
85.03 MBytes

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