No existe una definición de qué es la energía, pero sabemos que su existencia hace posible el trabajo. La energía almacenada en los alimentos, por ejemplo, hace que los órganos del cuerpo de una persona funcionen correctamente. Los combustibles hacen que los vehículos de motor se muevan. Asimismo, la energía eléctrica producida por la batería hace que los electrones de los cables conductores de energía se muevan.
Cuando se habla de energía, es extremadamente importante enfatizar el Principio de Conservación de Energía. Este principio, según Lavoisier, dice: “En la naturaleza nada se pierde, nada se crea, todo se transforma”.
Para ejemplificar las conversiones de energía en general, consideremos un resorte relajado (figura 1), es decir, un resorte que no está estirado. Vea:
Para comprimir el resorte, se requiere energía. Así, se aplica una fuerza a uno de sus extremos, de modo que se contrae. Decimos que aplicando fuerza sobre el resorte, se realiza el trabajo. Este trabajo corresponde a la energía transferida de la persona al resorte. La figura 2 representa el resorte ya comprimido y con un candado en el carro que evita que se suelte.
El resorte comprimido almacena energía. Esta energía, sin embargo, solo se puede manifestar quitando el candado del carro. La energía almacenada en el resorte se llama Energía Potencial Elástica. Potencial porque puede manifestarse y elástico porque está en un cuerpo elástico deformado.
Ahora, mirando la Figura 3, notamos que el carro se ha soltado. Cuando se quitó el candado, la energía potencial que estaba almacenada en el resorte se manifestó, provocando que el carro adquiriera movimiento. De nuevo tenemos el trabajo hecho. Ahora bien, este trabajo corresponde a la energía transferida del resorte al carro. La energía que ha adquirido el carro se llama Energía Cinética.
Energía cinética: es la energía que está relacionada con el movimiento de los cuerpos.
Energía potencial (gravitacional, elástica, eléctrica, etc.): es la energía que tiene un cuerpo en relación con la posición particular que ocupa.
En ausencia de fricción, la energía mecánica total de un sistema se conserva, con solo la transformación de la energía potencial en energía cinética y viceversa. Vea:
Ymec= YC + YPAG
Es de gran importancia dejar claro que el trabajo y las formas de energía son cantidades escalares.
trabajo de una fuerza
El trabajo es la medida de la energía que se transfiere a un cuerpo, debido a la aplicación de una fuerza a lo largo de un desplazamiento. En Física, el trabajo suele estar representado por W (que proviene del trabajo en inglés) o más comúnmente la letra griega tau.
.Para calcular el trabajo de una fuerza, es importante enfatizar que puede ser:
Trabajo de una fuerza constante paralela al desplazamiento: se calcula cuando se aplica la fuerza en la misma dirección que el desplazamiento. Se puede calcular de la siguiente manera:
Dado que el ángulo entre la fuerza y el desplazamiento es cero, hace que el coseno de este ángulo sea igual a 1, lo que hace que la expresión sea equivalente a:
Donde D es el desplazamiento sufrido por el cuerpo.
Trabajo de fuerza constante y no paralela al desplazamiento:
Cuando tenemos la aplicación de fuerza constante y no paralela, como en el esquema anterior, calculamos el trabajo de la siguiente manera:
¿En donde? es el ángulo que se forma entre la fuerza y el desplazamiento que sufre el cuerpo.
En el SI (Sistema Internacional de Unidades) el trabajo se da en joule, que está representado por la letra (J) y la fuerza se expresa en newton (norte). Esta unidad lleva el nombre del físico británico James Prescott Joule. En el sistema CGS, la unidad de trabajo es erg = dina x centímetro.
Por Marco Aurélio da Silva
Equipo Escolar de Brasil
