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(bajo latín energia, griego energia, fuerza en acción)
Cantidad que caracteriza a un sistema físico, manteniendo el mismo valor durante todas las transformaciones internas del sistema (ley de conservación) y expresando su capacidad para modificar el estado de otros sistemas con los que interactúa. (Unidad SI el joule.)
FÍSICO
La energía es uno de los conceptos básicos de la física gracias a una propiedad fundamental: un sistema aislado tiene energía total constante. Por lo tanto, no puede haber creación o desaparición de energía, sino simplemente transformación de una forma de energía en otra o transferencia de energía de un sistema a otro.
Energía cinética. Trabajo
En la mecánica clásica, una partícula puntual de masa metro y velocidad
tiene, por definición, energía cinética
. La energía cinética total de un conjunto de partículas es la suma de las energías de cada una de las partículas. Para modificar la energía cinética de un objeto de masa M, es necesario modificar la velocidad de éste y así hacer actuar sobre él una fuerza
. La variación de la energía cinética entre dos instantes. t1y t2es igual al trabajo de fuerza
durante el viaje METRO1METRO2del objeto entre t1y t2 :
.
El trabajo es motor si aumenta la energía cinética y la resistencia en caso contrario.
Para obtener más información, consulte el artículo. energía cinética
Energía potencial
El trabajo generalmente depende del camino tomado para llegar desde METRO1Para METRO2. Cuando no depende del camino seguido, sino solo de las posiciones inicial y final METRO1y METRO2, podemos asociarnos con
Una función U (M), llamada energía potencial, dependiendo de la posición del punto M y tal que el trabajo entre METRO1y METRO2es decir igual a la variación de U:
W (M1 → M2) = U (M1) – U (M2).
Cada tipo de interacción tiene una energía potencial específica: electrostática, gravitacional, elástica, etc.
Para obtener más información, consulte el artículo. energía potencial
Energía mecánica, conservación de energía.
La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial. Para un sistema aislado, sin interacción con otros sistemas, es constante en el tiempo. Durante el movimiento, la energía cinética se puede transformar en energía potencial y viceversa sin que cambie su suma (ejemplo: péndulo oscilante).
Sin embargo, debido a la resistencia del aire y al rozamiento del hilo del péndulo con su eje, el movimiento del péndulo oscilante (sistema no aislado) acaba siendo amortiguado. Pero la pérdida de energía por fricción también es energía: se manifiesta en forma de calor.
Calor como forma de energía
Por tanto, el calor parece ser una limitación de la energía mecánica. Este concepto, que va mucho más allá de la sensación física (p. Ej. Ardor), es muy difícil de comprender de forma sencilla: es uno de los principales temas de la termodinámica. Ludwig Boltzmann, en xixmi s., dio una interpretación microscópica del calor que ayuda a comprender el fenómeno de la fricción. En el modelo atómico de un gas contenido en un recipiente, las moléculas están animadas por un movimiento caótico y aleatorio: chocan y rebotan en las paredes. Cada uno de ellos tiene una velocidad y, por tanto, produce energía cinética. A escala macroscópica, este gas está formado por una gran cantidad de moléculas, por lo que observamos y medimos fenómenos que son solo promedios estadísticos de tamaños corpusculares. Por hipótesis, Boltzmann identificó la energía cinética promedio de las moléculas con la temperatura; esto puede entonces interpretarse como una medida de agitación molecular, llamada agitación térmica. El calor se produce por el aumento de temperatura, por lo tanto por el aumento de la agitación de las moléculas, lo que se traduce en un aumento de su energía cinética. Así, el calor es una de las formas de energía mecánica, pero, dado que se relaciona con energía mecánica microscópica y no macroscópica, es una energía «degradada», no directamente utilizable en forma de movimiento a escala humana.
Energía y relatividad
En relatividad, la ley de conservación de la energía sigue siendo exacta, pero la expresión de la energía cinética se modifica: un objeto de masa M se mueve a una velocidad v tiene una energía
; o vs es la velocidad de la luz. Para v = 0, la energía no es cero y vale mi0 = M vs2, llamado energía en reposo Dónde energía de masa. Esta relación, desconocida en la mecánica clásica, implica una equivalencia entre masa y energía, que pueden transformarse entre sí: este tipo de transformación es común en física nuclear y física de partículas. Otra consecuencia de la relación velocidad-energía es la imposibilidad de que una partícula de masa distinta de cero alcance la velocidad de la luz. vs, ya que habría que comunicarle para eso una cantidad infinita de energía.
