Activa JavaScript para disfrutar de los vídeos de la Mediateca.
SECUNDARIA - 2º ESO - TRABAJO_ENERGÍA - FÍSICA Y QUÍMICA - FORMACIÓN
Ajuste de pantallaEl ajuste de pantalla se aprecia al ver el vídeo en pantalla completa. Elige la presentación que más te guste:
bueno ya que sabemos manejarnos con fuerzas tenemos medio problema resuelto para entender
00:00:01
cómo funciona el mundo físico desde las nanopartículas hasta las galaxias pero si
00:00:21
queremos relacionar la fuerza de una explosión de un cartucho con la velocidad con que sale
00:00:29
una bala y el impacto que tiene sobre un determinado cuerpo y la aceleración que
00:00:37
le puede producir o la deformación que tenga la propia bala o la temperatura
00:00:43
que adquiere porque sabemos que cuando impacta la bala ésta se va a calentar
00:00:50
pues tendremos dificultades si sólo nos manejamos con fuerzas
00:00:54
el concepto de energía nos resulta también bastante intuitivo como la
00:00:59
capacidad de realizar un trabajo, mover cosas o deformarlas. Y todo esto nos suena a fuerza. En
00:01:05
definitiva, energía o trabajo debe estar muy relacionado con fuerza. Y de la misma manera
00:01:15
intuitiva vemos que el trabajo que realizamos conlleva un esfuerzo. Y el esfuerzo tiene que
00:01:22
es proporcional tanto a la fuerza que realizamos por ejemplo el levantador de
00:01:32
pesas de la derecha pues no haría el mismo esfuerzo si le pusiéramos el doble
00:01:37
de pesas pero también es proporcional al tiempo
00:01:42
que estamos aplicando esa fuerza si la fuerza que aplicamos resulta que
00:01:47
mueve cosas produce una aceleración entonces nos gusta fácil o más fácil que
00:01:53
medir el tiempo, medir el desplazamiento que aplicamos a ese objeto. Está claro que el señor
00:01:59
de la izquierda está aplicando una fuerza que podemos considerar constante y se va a cansar más
00:02:06
cuanto más espacio haga moverse esa caja que está moviendo. La fuerza, recordemos, es un vector y el
00:02:13
desplazamiento es otro vector. Entonces el trabajo será su producto siempre y cuando
00:02:24
estos dos vectores estén alineados. Por otra parte, volvamos al gimnasta de la figura derecha.
00:02:31
Si levanta la pesa, está claro que el trabajo que hace es la fuerza peso por la distancia
00:02:41
que ha levantado esa pesa. Pero si la pesa la vuelve a bajar, entonces el desplazamiento
00:02:47
total neto es nulo. Así que el pobre hombre no habrá regresado ningún trabajo efectivo.
00:02:54
Esta sería la fórmula del trabajo. El trabajo lo vamos a escribir como W, por aquello de
00:03:02
respetar la nomenclatura anglosajona. Y ya sabemos que en inglés trabajo es work.
00:03:09
Vamos a generalizar el concepto de trabajo en física, más allá de lo que el esfuerzo muscular supone.
00:03:16
No sólo porque hoy día el trabajo muscular es casi despreciable en la producción de bienes,
00:03:27
sino porque además queremos calcular el trabajo que realiza, por ejemplo, el campo gravitatorio terrestre
00:03:35
o un imán que atrae a un trozo de hierro, etc.
00:03:43
Si en la ecuación anterior sustituimos la fuerza por la fuerza peso,
00:03:48
que en realidad es la fuerza de la gravedad,
00:03:55
y lo multiplicamos por la altura de la caída que haya tenido un objeto determinado,
00:03:58
tendremos el trabajo que ha producido la gravedad.
00:04:05
tan fácil como multiplicar la masa del objeto por la aceleración de la gravedad
00:04:08
que sabemos que es 9,8 metros por segundo cuadrado
00:04:16
y por la altura que haya caído
00:04:19
y entonces nos pueden preguntar pues justo lo contrario
00:04:23
esto es cuánto trabajo tenemos que realizar para levantar un kilogramo digamos 5 metros
00:04:27
Pues bien, es justamente el mismo trabajo que diríamos que nos produce el campo gravitatorio,
00:04:35
solo que en este caso somos nosotros los que tenemos que realizarlo.
00:04:45
Basta con multiplicar la masa, un kilogramo, por 9,8 por 5, que resulta ser 49 julios.
00:04:49
Julio es la unidad de trabajo o energía en el sistema internacional
00:05:00
y su símbolo es una J mayúscula
00:05:07
porque proviene del nombre de un señor que se llamaba Jaul
00:05:12
Esta es la foto de James Jaul
00:05:15
de donde viene el nombre de la unidad de energía o trabajo
00:05:19
que por cierto en español muchas veces traducimos como Julio
00:05:24
Este señor era discípulo de Dalton, de quien ya recordaréis su famoso modelo atómico,
00:05:28
y además era amigo de Lord Kelvin, que también os sonará por la escala de temperaturas.
00:05:37
Hizo algo muy importante, como es entender que esta unidad de energía mecánica, puramente
00:05:43
mecánica, tiene su correspondencia con la energía calorífica.
00:05:52
Y aquí abajo tenéis unas cuantas unidades, entre ellas el julio y la caloría.
00:05:57
Y es importante que recordemos de una vez para siempre que una caloría equivale a 4,18 julios.
00:06:03
Y la razón para tener tantas unidades distintas de energía no es simplemente que queremos medir energías muy grandes o muy pequeñas,
00:06:11
sino porque también tienen distintos orígenes.
00:06:23
Como vamos a ver más adelante, las energías son todas equivalentes, solo que unas se manifiestan por electricidad, otras por puro calor, otras en reacciones nucleares, químicas, etc.
00:06:27
Aquí tenemos una maravillosa tabla de energías clasificadas por su origen, por su fuente.
00:06:43
No es necesario aprendérselo, por supuesto, pero sí sería interesante que realizarais un mapa mental a partir de esta tabla.
00:06:53
Así que la energía se puede transformar.
00:07:03
Todos somos conscientes de que un coche, si no tiene gasolina, no anda.
00:07:07
Es decir, la energía mecánica que desarrolla un coche tiene su origen en la transformación de la energía química
00:07:13
de la relación entre gasolina y oxígeno cuando se quema dentro de su motor.
00:07:20
De la misma manera, nosotros necesitamos comer para poder andar, saltar, etc.
00:07:26
Necesitamos transformar la energía química potencial de los alimentos
00:07:32
a través de nuestro cuerpo en energía mecánica.
00:07:36
Y así todo.
00:07:42
podemos preguntarnos cuál sería el origen de toda la energía que tenemos en el planeta Tierra
00:07:43
y la primera respuesta que se os ocurriría sería el Sol
00:07:51
el Sol nos calienta y sin el Sol no habría vida, eso lo sabemos
00:07:55
pero bueno, también en la Tierra hay elementos radioactivos
00:07:59
cuya descomposición sabemos que produce calor
00:08:05
Y finalmente la propia tierra, sus placas tectónicas se van moviendo por propia inercia y esto es una fuente de energía térmica, que en definitiva provoca terremotos y volcanes.
00:08:08
La tabla de la página anterior es una tabla de fuentes de energía que el hombre utiliza.
00:08:24
No confundamos con distintos tipos de energía ni con lo que acabamos de decir de dónde provienen todas estas energías.
00:08:33
Y ahora volvamos a los trabajos de James Chowdhury.
00:08:41
Y vamos a ver cómo distintos tipos de energía se pueden transformar unos en otros, pero nunca se pierde energía.
00:08:46
Y esto es muy interesante porque la energía no es un vector, es un escalar, es decir, lo sumamos como un número cualquiera.
00:08:56
Para entenderlo vamos a comenzar con la llamada energía mecánica, es decir, la energía por movimiento.
00:09:07
No tiene que ver ni con la eléctrica, ni con el calor, ni nada por el estilo.
00:09:14
Pero sí tenemos que introducir un concepto que es el de la energía potencial.
00:09:22
Esto es, la capacidad de un determinado sistema de producir un trabajo.
00:09:28
Capacidad de producir un trabajo.
00:09:35
En realidad, esto no es tan nuevo.
00:09:37
ya lo teníamos, sólo que no sabíamos nombrarlo. Recordamos esta expresión de
00:09:40
el trabajo necesario para levantar un cuerpo de masa m en el campo
00:09:47
gravitatorio terrestre a una determinada altura h
00:09:53
y también decíamos que este era el trabajo que el campo gravitatorio
00:09:58
terrestre producía cuando dejábamos caer ese cuerpo de masa m desde una
00:10:03
h así que vemos que levantar un objeto nos cuesta trabajo y a su vez el campo
00:10:09
gravitatorio terrestre no lo puede devolver porque digamos que ha
00:10:18
acumulado una determinada energía es decir esta fórmula no está dando la
00:10:23
energía potencial de un cuerpo a una determinada altura pero en definitiva
00:10:30
¿Qué queremos decir con esto de potencial?
00:10:37
Pues lo que ya os estáis imaginando, que si soltamos el objeto desde esa altura, pues se va a caer.
00:10:41
Es decir, va a coger velocidad.
00:10:48
Y entonces diremos que el cuerpo adquiere una energía cinética.
00:10:50
Esto es de movimiento.
00:10:55
La energía cinética, entonces, es proporcional a la velocidad.
00:10:57
Bueno, en realidad, al cuadrado de la velocidad.
00:11:02
Bueno, en fin, esta es la fórmula de la energía cinética.
00:11:05
la mitad del producto de la masa por la velocidad al cuadrado
00:11:07
y lo que estamos diciendo de que la energía potencial se convierte en cinética
00:11:13
se puede expresar sencillamente con una igualdad
00:11:19
pero también todos sabemos lo que es rebotar
00:11:23
si yo tiro un balón al aire, cogerá una altura, es decir, una energía potencial
00:11:26
cuando caiga llegará con una velocidad bastante importante
00:11:32
pero lo que ocurre es que luego rebota.
00:11:37
Es decir, esta energía cinética vuelve a convertirse en energía potencial
00:11:40
y así podemos estar por mucho tiempo.
00:11:45
Hay muchos ejemplos, aparte del balón que rebota, etc.
00:11:50
Hay muchos ejemplos más interesantes.
00:11:54
Vamos a ver el de la montaña rusa o el del niño que está patinando.
00:11:56
Fijaos en el cuadro de abajo a la derecha.
00:12:03
que nos da las energías potencial y cinética.
00:12:07
Y como veis la suma siempre es constante.
00:12:11
Cuando va cuesta abajo tiene mucha energía cinética
00:12:15
y cuando está arriba pierde velocidad
00:12:18
pero tiene mucha energía potencial.
00:12:22
La aplicación de todo esto para resolver problemas
00:12:26
es inmediata si igualamos estas dos energías
00:12:30
potencial y cinética. Como la masa está en ambos lados de la ecuación, desaparece y nos queda que
00:12:35
la velocidad cuadrado, cuando un objeto se deja caer desde una altura h, viene dada por el doble
00:12:45
de la aceleración de la gravedad multiplicada por la altura. Y como el problema es simétrico,
00:12:52
también sirve para averiguar la altura a la que llegará un objeto que lanzamos desde el
00:12:59
suelo con una determinada velocidad. Como ejercicio final os pido que comprobéis que
00:13:06
si la velocidad con que se lanza la piedra es de 44,3 metros por segundo, la piedra llegará
00:13:13
hasta los 100 metros de altura. Y ya como remate, simplemente reflexionar a qué
00:13:21
velocidad volverá a caer a la tierra esa piedra.
00:13:29
En cualquier caso, como veis, tanto la velocidad final como la altura son
00:13:33
independientes de la masa de la piedra.
00:13:40
CC por Antarctica Films Argentina
00:13:53
- Subido por:
- Cp santodomingo algete
- Licencia:
- Reconocimiento - Compartir igual
- Visualizaciones:
- 204
- Fecha:
- 19 de abril de 2020 - 16:35
- Visibilidad:
- Público
- Centro:
- CP INF-PRI SANTO DOMINGO
- Duración:
- 14′
- Relación de aspecto:
- 1.78:1
- Resolución:
- 1280x720 píxeles
- Tamaño:
- 58.55 MBytes