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Física de bachillerato
Curso: Física de bachillerato > Unidad 3
Lección 1: Introducción a la energía¿Qué es la energía?
La energía es una propiedad cuantitativa de un sistema que depende del movimiento y las interacciones de la materia y la radiación dentro de ese sistema. Que haya una sola cantidad llamada energía se debe al hecho de que la energía total de un sistema se conserva, incluso cuando, dentro del sistema, la energía se transfiere continuamente de un objeto a otro y entre sus diferentes formas posibles.
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Transcripción del video
Energía es una palabra que
escuchamos constantemente, en contextos aparentemente
diferentes, casi todos los días. Escuchamos sobre energía renovable en las
noticias y particularmente en el invierno. Escuchamos a la gente hablar
de sus facturas de energía, porque están preocupados por el costo
de la calefacción de sus hogares. Esto trae consigo un par de
preguntas, ¿qué es la energía? Y, ¿por qué nos referimos a ella de
maneras tan diversas? En física, tenemos una definición especifica de lo
que es energía, y verás que realmente no es tan diferente del concepto sobre
energía que utilizamos en el día a día. La energía en física se define como
la capacidad de realizar un trabajo. No podemos hablar de energía sin hablar de
trabajo, así que probablemente deberíamos definirlo ahora mismo, porque es otra
de esas palabras que usamos muchísimo, pero una vez más, la física
tiene una definición para ello. En física, un trabajo se realiza cuando
se aplica fuerza sobre un desplazamiento. De hecho, podemos escribir esto como una ecuación:
W es igual a F por d, donde W es el trabajo, F la fuerza, y d es la distancia o desplazamiento. Si alguna vez has movido una caja, una
maleta, o cualquier otro objeto en tu habitación por el suelo solo para quitarlo
de tu camino, realizaste un trabajo. Para esto, tuviste que aplicar
fuerza a esa caja para moverla la distancia que hiciera falta
para quitarla de en medio. Si es una distancia corta,
como puedes ver en la ecuación, eso va a ser menos trabajo que si
tuvieras que moverla por toda la habitación, por el pasillo, o a otra habitación. Para llevar a cabo el trabajo de
mover la caja fuera de tu camino, debiste tener energía disponible.
Esa energía te permite hacer el trabajo porque vas a transferir tu
energía hacia la caja para moverla. Otra manera en que podemos pensar sobre
el trabajo y la energía es que el cambio de energía de un sistema, en este caso, tú
y la caja, es igual al trabajo realizado. Cuando definimos la energía de esta manera,
podemos hacer muchas cosas interesantes. Hemos creado una manera para
medir y calcular la energía, de manera que sea una propiedad cuantificable. Volvamos al ejemplo de la caja, y
digamos que en lugar de simplemente intentar mover una caja fuera
de tu camino en tu habitación, vas a empacar todo lo que hay en tu habitación
porque te vas a mudar a una nueva casa. Y ahora tienes que mover diez cajas.
De hecho, podemos calcular la energía que se requiere
para mover todas esas cajas. Es posible que te estés
diciendo, “Espera un momento. mover 10 cajas suena un poco agotador.
Y si me canso, ¿eso significa que estoy perdiendo energía?”
Resulta que la energía proviene de alguna parte, en este caso, de la comida. Así que mientras
mueves esas cajas, puede que te dé hambre, por lo que probablemente deberías comer un bocadillo,
algo como, no sé, una manzana, —imaginemos que eso es lo que dibujé allí–, para que puedas obtener
más energía para mover el resto de esas 10 cajas. Quizá ahora pienses: “Espera, esta
energía que proviene de la comida hacia mí parece ser diferente a la
energía que uso para mover una caja.” Y eso se debe a que puedes
ver cómo se mueve la caja, lo que nos lleva al siguiente punto.
La energía viene en varias formas y no todas tienen la misma apariencia.
Tenemos ecuaciones para cuantificar la energía de todas estas formas, y
hablaremos de ellas en otro video, pero la clave aquí es que la energía se
puede transferir entre objetos y también se puede transformar en diferentes
tipos de energía, por ejemplo, cuando comes una manzana y obtienes energía, y
después usas esa energía para mover una caja. En resumen, la energía es la
habilidad para realizar un trabajo. Se realiza un trabajo cuando se aplica
fuerza a lo largo de un desplazamiento, lo cual podemos escribir como una ecuación.
Y debido a que podemos calcular la energía de un sistema utilizando ecuaciones, sabemos ahora
que la energía es una propiedad cuantificable.