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  • 24 oct. 2012



    Introducción

    Esta ley fundamental de la física fue descubierta por Mayer y Joule, ambos trabajando por separado.

    Roberto Mayer, un modesto médico alemán, observó las sangrías que efectuaba a los enfermos y realizó una serie de experiencias. El resultado de sus investigaciones, fue el descubrimiento del “Principio de la Conservación de la energía”. Sus trabajos fueron rechazados y el científico intentó suicidarse, volviéndose loco.

    En cuanto al inglés James Prescott Joule, descubrió esta ley estudiando los conceptos de la termodinámica. Sus aportes son tan valiosos que contribuyeron enormemente al desarrollo de la termodinámica y por ende al de la física.

    La ley de la conservación de la energía constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica en un calefactor.

    Principio de conservación de la energía

    Cuando una partícula está bajo la acción de una fuerza conservativa, el trabajo de dicha fuerza es igual a la diferencia entre el valor inicial y final de la energía potencial:

    El trabajo de la fuerza es igual a la diferencia entre el valor final e inicial de la energía cinética.
    ........
    Igualando ambos trabajos, obtenemos la expresión del principio de conservación de la energía:
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    La energía mecánica de la partícula (suma de la energía potencial más cinética) es constante.
    Ahora definimos la suma K + U  de las energías cinética y potencial como E, la energía mecánica total del sistema

              ¿Qué es una fuerza conservativa?

    Una fuerza es conservativa cuando el trabajo de dicha fuerza es igual a la diferencia entre los valores: inicial y final de una función que solo depende de las coordenadas. Las fuerzas conservativas tienen dos propiedades fundamentales:

    1° PROPIEDAD: Una fuerza es conservativa si el trabajo realizado sobre una partícula que se mueve entre cualesquiera: es independiente de la trayectoria seguida por la partícula.

    2° PROPIEDAD: El trabajo efectuado por una fuerza conservativa sobre una partícula que se mueve a lo largo de cualquier trayectoria cerrada( los puntos inicial y final son idénticos) es igual a cero.

    A. Energía potencial: Es aquella que tienen los cuerpos debido a su posición.
    .........
    El trabajo de una fuerza conservativa no depende del camino seguido para ir del punto A al punto B.
    El trabajo de una fuerza conservativa a lo largo de un camino cerrado es cero.
    .........

    1.    El peso es una fuerza conservativa

    Calculemos el trabajo de la fuerza peso F = - m.g en Y cuando el cuerpo se desplaza desde la posición A cuya ordenada es yA hasta la posición B cuya ordenada es yB.
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    2.    La fuerza que ejerce un muelle es conservativa

    Como vemos en la figura cuando un muelle se deforma x, ejerce una fuerza sobre la partícula proporcional a la deformación x y de signo contraria a esta.
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    EJEMPLO: Altura de una pelota por conservación de la energía

    Ej: Lanzamos una pelota de béisbol con masa de 0.145 kg hacia arriba, dándole una rapidez inicial de 20.0 mis. Use la conservación de la energía para determinar qué altura alcanza, despreciando la  resistencia del aire.

    SOLUCIÓN
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    DEGRADACIÓN DE LA ENERGÍA

    Unas formas de energía pueden transformarse en otras. En estas transformaciones la energía se degrada, pierde calidad. En toda transformación, parte de la energía se convierte en calor o energía calorífica.

    Cualquier tipo de energía puede transformarse íntegramente en calor; pero, éste no puede transformarse íntegramente en otro tipo de energía. Se dice, entonces, que el calor es una forma degradada de energía. Son ejemplos:

    ·         La energía eléctrica, al pasar por una resistencia.
    ·         La energía química, en la combustión de algunas sustancias.
    ·         La energía mecánica, por choque o rozamiento.

    CONCLUSIONES

    ·         La ley de la conservación de la energía dice: “La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”. Podemos afirmar por tanto que: “Cada vez que desaparece cierta cantidad de energía de una forma determinada, aparece otra cantidad equivalente de energía de una o varias formas”.
    ·         Las transformaciones de la energía son muy bien aprovechadas por el hombre, así que en una planta hidroeléctrica, la energía potencial del agua es transformada en cinética y ésta a su vez en energía eléctrica.


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