Conservación de la energía


El teorema de las fuerzas vivas nos dice que el trabajo realizado por una fuerza sobre una partícula es igual al cambio de su energía cinética. Cuando se trate además de una fuerza conservativa podemos escribir dicho trabajo como una diferencia de energía potencial, de forma que tenemos:
Observamos que el orden en que aparecen los índices A y B en esta expresión es diferente para la energía potencial que para la cinética. Pasando a una parte de la igualdad los términos relativos a A, y a la otra los relativos B, se obtiene:
Conservación de la energía potencial
Esta relación es válida para cada dos puntos A y B cualesquiera.

De acuerdo con lo anterior definimos la energía total de una partícula como la suma de su energía potencial y su energía cinética:
Energía total de una partícula
La energía total de un cuerpo, también llamada energía mecánica, depende tanto de su posición, pues la energía potencial depende de ella, como de su velocidad, de la que depende la energía cinética.
Con la anterior definición, la ecuación nos dice:
Conservación de la energía
La energía total de un cuerpo sujeto a una fuerza conservativa se mantiene constante.

Esto se conoce como principio de conservación de la energía.

En los procesos físicos tienen lugar intercambios de energía, pero siempre de forma que la energía total se mantenga constante.

Ejemplo:

Movimiento oscilatorio de un muelle.

Cuando un muelle vibra, se produce un continuo intercambio de energía cinética y energía potencial elástica. En la posición de máxima deformación, la velocidad y, por lo tanto, la energía cinética son cero, y toda la energía es potencial. Por el contrario, en la posición de equilibrio la energía potencial es cero y toda la energía es cinética.

Cuando sobre un cuerpo actúan varias fuerzas conservativas, hay que calcular las energías potenciales correspondientes a cada una de las fuerzas y sumarlas para obtener la energía potencial total, para la que sigue siendo válido el principio de conservación de la energía.


Ejemplo: 

En un muelle de constante de fuerza k sujeto al techo se coloca una pesa de masa m y se suelta, por lo que empieza a oscilar. Halla a qué distancia x de la posición inicial se encuentra el punto más bajo al que llega la pesa.
En un muelle de constante de fuerza k

Solución:

Apliquemos la conservación de la energía al punto de arriba y de abajo del movimiento de la pesa. En ninguno de ellos hay energía cinética, pues la velocidad es nula en ambos puntos. Podemos tomar el punto de arriba como origen para medir las energías potenciales elástica y gravitatoria. Entonces, en dicho punto ambas energías son cero. En el punto de abajo, la energía total también habrá de ser cero:
De aquí se deduce que la distancia x de la posición más baja a la inicial es igual a:
Se comprueba experimentalmente que el principio de conservación de la energía se verifica siempre, y constituye uno de los pilares fundamentales de la física. Todas las interacciones conocidas hasta ahora verifican dicho principio. Para todas ellas podemos encontrar una magnitud con dimensiones de energía, tal que sumada a las ya conocidas se conserva en todo proceso físico. Esto es cierto incluso en la teoría cuántica y en la teoría relativista. Así, en general:

Para todo sistema aislado la energía se conserva.

Como hemos dicho, todas las interacciones fundamentales conocidas verifican el principio de conservación de la energía. No obstante, con las fuerzas de fricción es más práctico considerar sólo la energía mecánica de los cuerpos involucrados y no la que se disipa en forma de calor. Las fuerzas de fricción son no conservativas y el trabajo que realizan no se puede escribir como diferencia de energías potenciales. Dicho trabajo es negativo porque las fuerzas de fricción se oponen siempre al movimiento. Si consideramos dos instantes de tiempo tA y tB, tales que tA < tB y denominamos - W* al trabajo realizado por las fuerzas no conservativas (W* > 0), se tiene:
Para todo sistema aislado la energía se conserva.

Ejercicio: 


Sabemos que un saltador de pértiga es capaz de elevarse mucho más que uno sin ella. ¿Qué hace la pértiga
para que ello sea así?

Solución:

La respuesta es que aprovecha la energía cinética del saltador, para transformarla en energía potencial gravitatoria. Así, el saltador trata de hacer una carrera de aproximación lo más rápida posible y obtener una gran cantidad de energía cinética. Luego aprovecha esta energía para doblar la pértiga lo más posible, comunicándole energía potencial elástica. Por último, la pértiga cede dicha energía potencial al saltador, que se eleva y gana energía potencial gravitatoria. La conservación de la energía nos dice que la energía cinética al entrar a saltar será igual a la energía potencial gravitatoria en el punto más alto (en donde el saltador no posee energía cinética, pues está prácticamente quieto, y la pértiga no posee energía elástica, pues está estirada).




1 comentarios:

  1. LOS VOLCANES PRUEBAN LA CREACIÓN DE ENERGÍA-MATERIA

    La mayoría de la materia y energía volcánica arrojada por los volcanes de la tierra durante toda la historia de nuestro planeta es materia-energía creada, no solamente expulsada sobre la corteza terrestre desde el interior.

    Si no fuera así, en el manto interior de la tierra existirían esos grandes volúmenes vacios donde antes estaba toda esa materia que salió por los volcanes, y los estudios sismológicos del interior de la tierra no muestran esos vacios por ninguna parte. (No existen cavernas sino en la corteza terrestre).

    Tampoco se sabe que la tierra presente un ciclo significativo de circulación y desplazamientos geológicos con intercambios de sólidos entre corteza y manto que explique el fenómeno.

    Si se suman los volúmenes existentes acumulados de: Las tierras volcánicas + montañas volcánicas + conos volcánicos + islas volcánicas + formaciones submarinas volcánicas nos encontramos con un gran volumen que según la historia geológica de la tierra no corresponde a hundimientos de la corteza terrestre en las mismas proporciones, lo que podría evidenciar la existencia de ese ciclo de materia. Lo poco que sube el nivel del mar en las costas, se debe al calentamiento global.

    La tierra crea mucha energía eléctrica, la tierra es un gigantesco generador eléctrico, tiene grandes conductores, como ríos de hierro fundido, tiene un gran campo magnético y gira sobre su eje generando grandes cantidades de electricidad que si no se neutralizara al mismo ritmo, compactándose, formando partículas y átomos permanentemente, nuestro planeta sería como un cortocircuito continuo de cargas (+ y -).

    La transformación de electricidad en materia es la compactación y neutralización de la electricidad formando partículas y átomos.

    Así como en el interior de las estrellas se crea gran cantidad de electricidad que se transforma continuamente en materia con altas presiones y altas temperaturas, en el interior de la tierra también se crean grandes cantidades de electricidad que se compactan, neutralizan y transforman en materia.

    EL PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA NO ES VÁLIDO.

    Si quieres conocer la teoría completa con 11 pruebas más, solicítala gratis a: martinjaramilloperez@gmail.com

    ResponderEliminar