Informe-conservacion de La Energia

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CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA I) INTRODUCCIÓN: La magnitud Física tal vez más importante en la descripción de la naturaleza es la Energía. Es un concepto difícil de definir; no siempre se advierte y cambia de aspecto con facilidad asombrosa. Las formas bajo las cuales se presenta la energía, suelen ser tan diferentes que la humanidad demoró siglos en reconocerla. Su importancia principal radica en su permanencia; veremos que puede afirmarse que la energía es una magnitud increable e indestructible. Esta calidad de permanencia constituye un concepto unificador importante, porque fenómenos tan diversos como el funcionamiento de un motor y el movimiento del cuerpo humano, puede analizarse en función del paso continúo de energía de una a otra de sus formas y su simultánea transferencia de un cuerpo a otro.

II) CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA: La conservación de la energía, es el conjunto de actividades encaminadas a lograr una utilización eficiente y equilibrada de los recursos energéticos, con el fin de reducir o evitar cualquier desperdicio. La reflexión sobre cada una de nuestras acciones de consumo, permite crear una cultura basada en la conciencia social, fundamento principal de un desarrollo sostenible.

1) ¿QUÉ BUSCA LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA? 

Disminuir el desperdicio energético



Evitar el acelerado deterioro del planeta



Apoyar el desarrollo sostenible

F ÍSI CA / Con se serr vación de l a Energí E nergía

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UNT 2) CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA Y LA TERMODINÁMICA: Dentro de los sistemas termodinámicos, una consecuencia de la ley de conservación de la energía es la llamada primera ley de la termodinámica, la cual establece que, al suministrar una determinada cantidad de energía térmica (Q) a un sistema, esta cantidad de energía será igual a la diferencia del incremento de la energía interna del sistema (ΔU) menos el trabajo (W) efectuado por el sistema sobre sus alrededores:

Aunque la energía no se pierde, se degrada de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica. En un proceso irreversible, la entropía de un sistema aislado aumenta y no es posible devolverlo al estado termodinámico físico anterior. Así un sistema físico aislado puede cambiar su estado a otro con la misma energía pero con dicha energía en una forma menos aprovechable. Por ejemplo, un movimiento con fricción es un proceso irreversible por el cual se convierte energía mecánica en energía térmica. Esa energía térmica no puede convertirse en su totalidad en energía mecánica de nuevo ya que, como el proceso opuesto no es espontáneo, es necesario aportar energía extra para que se produzca en el sentido contrario. Desde un punto de vista cotidiano, las máquinas y los procesos desarrollados por el hombre funcionan con un rendimiento menor al 100%, lo que se traduce en pérdidas de energía y por lo tanto también de recursos económicos o materiales. Como se decía anteriormente, esto no debe interpretarse como un incumplimiento del principio enunciado sino como una transformación "irremediable" de la energía.

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UNT 3) LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA: 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.

Sistema mecánico en el cual se conserva la energía, para choque perfectamente elástico y ausencia de rozamiento.

Una situación especialmente interesante sucede cuando no se realiza trabajo exterior sobre el sistema, es decir, o no se ejercen fuerzas exteriores o, si se ejercen sobre alguna parte del sistema, su punto de aplicación no se desplaza o lo hace perpendicularmente a la fuerza, de manera que su trabajo es nulo. En este caso, el sistema podrá cambiar de estado, pero de manera que no cambie su energía mecánica: Si:

W ext = Δ E y → Δ E =

W ext= 0 0

La energía del sistema no cambiará, se «conservará». En general, podemos decir que el trabajo realizado es igual al incremento (positivo o negativo) que han sufrido las energías:

W ext = Δ E P + Δ E C = ( E P final - E P inicial) + ( E C final - E C inicial)



UNT Cuando el trabajo tiene valor negativo, debemos conservar su signo a la hora de sustituirlo en la ecuación. Se puede definir la energía total como la suma de la energía cinética y la energía potencial:

E = Ec + Ep Entonces se obtiene la ley de conservación de la energía mecánica, que se escribe como:

Ei = E

E = cte.

→

Si, por ejemplo, una niña desciende por un tobogán, la energía potencial que tenía cuando estaba arriba se convertirá en energía cinética al descender. En el caso del patinador de la ilustración siguiente, la energía cinética y la potencial se van transformando una en otra según se mueve de un lado para otro.

En ocasiones podemos creer que la energía desaparece cuando no descubrimos en qué se ha convertido. Por ejemplo, cuando un automóvil frena, la energía cinética que tenía el coche se convierte fundamentalmente en calor y aumenta la temperatura del sistema de frenado, de los neumáticos y del asfalto; también, con el rozamiento con el aire se genera calor.



UNT III) SISTEMA DE PARTÍCULAS: Un sistema de partículas es un conjunto de partículas con alguna característica común que permita delimitarlo y en el que la posición y movimiento de una partícula depende de la posición y movimiento de las demás. Un sistema de partículas puede ser: Discreto. Un sistema es discreto cuando está formado por un número finito de

partículas y éstas están localizadas. En un sistema discreto la masa total del sistema se obtiene sumando las masas de todas las partículas que lo forman. Continuo. Un sistema es continuo cuando las partículas que lo forman no se

pueden delimitar. El número de partículas deja de ser finito y se pasa de una a otra sin solución de continuidad.

Hay que distinguir dos tipos de fuerzas:

1.- Fuerzas externas. Son las fuerzas que actúan sobre las partículas y que proceden del exterior del sistema.

2.- Fuerzas internas. Son las fuerzas de interacción que ejercen unas partículas sobre otras. Estas fuerzas cumplen el principio de acción y reacción. Solamente las fuerzas externas modifican la cantidad de movimiento del sistema



UNT Conceptos principales a tener en cuenta:

1) CENTRO DE MASAS DE UN SISTEMA DE PARTÍCULAS. El centro de masas de un sistema, CM, el un punto tal que si toda la masa del sistema estuviera concentrada en él, el sistema se comportaría como una partícula material. La resultante de todas las fuerzas exteriores estará aplicada en dicho punto. Mediante el concepto de CM el movimiento de un sistema se reduce al movimiento de una partícula.

Propiedades del Centro de masa (CM) Hemos definido el CM como un punto tal que si toda la masa del sistema estuviera concentrada en él, el sistema se comportaría como una partícula. 1.- El CM permite reducir un sistema de partículas a una sola partícula. 2.- El CM de un sistema se mueve como un punto material cuya masa es la masa total del sistema, impulsado por las fuerzas exteriores. 3.- Todas las fuerzas exteriores al sistema se suponen aplicadas en su CM. La aceleración del CM coincide, pues, con la aceleración del sistema. 4.- La cantidad de movimiento de un sistema es igual al producto de a la masa del sistema por la velocidad de sus CM. 5.- Si las fuerzas que actúan sobre un sistema tienen una resultante y un momento nulos, el CM se mueve con movimiento rectilíneo y uniforme. Las fuerzas internas no modifican el movimiento del CM.



UNT 6.- Si se toma el CM como origen de referencia, la cantidad de movimiento del conjunto de partículas es siempre nula. 7.- El movimiento más general que puede tener un sistema se puede reducir a un movimiento de traslación de su CM más una rotación alrededor de un eje que pasa por dicho punto. 8.- El momento cinético de un sistema respecto de un punto O es igual a la suma del momento cinético de su CM, suponiendo concentrada en él toda la masa, y su momento cinético respecto al CM en su movimiento relativo.

2) CANTIDAD DE MOVIMIENTO DE UN SISTEMA DE PARTÍCULAS. La cantidad de movimiento de un sistema de partículas es igual a la cantidad de movimiento de una partícula que teniendo toda la masa del sistema estuviera situada en el centro de masas. Esto quiere decir que el movimiento de un sistema se puede reducir al movimiento de una partícula (CM).

3) LEY DE LA DINÁMICA PARA UN SISTEMA DE PARTÍCULAS. El movimiento de un sistema de partículas es igual al movimiento del CM suponiendo que toda la masa está concentrada en él y que las fuerzas exteriores están aplicadas en ese punto. El CM se mueve como si la resultante de las fuerzas exteriores actuase sobre la masa total del sistema concentrada en dicho punto. Las fuerzas internas no afectan al CM.



UNT 4) PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO DE UN SISTEMA DE PARTÍCULAS. Si un sistema está aislado, la cantidad de movimiento del sistema permanecerá constante. Un sistema está aislado cuando no se ve afectado por fuerzas exteriores. La cantidad de movimiento del sistema solamente puede variar por la acción de fuerzas exteriores al sistema. Si un sistema está aislado, la cantidad de movimiento de las partículas individuales puede variar, pero la suma ha de permanecer constante. Si no hay fuerzas exteriores la velocidad del CM permanece constante.

5) MOMENTO CINÉTICO DE UN SISTEMA DE PARTÍCULAS. El momento cinético de un sistema de partículas se obtiene sumando los momentos cinéticos de cada una de las partículas que lo forman. El momento lineal o cantidad de movimiento de un sistema solamente se modificaba por las fuerzas exteriores. La variación del momento cinético de un sistema es igual al momento resultante de las fuerzas exteriores que actúan sobre el sistema.

6) PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DEL MOMENTO CINÉTICO DE UN SISTEMA. Cuando un sistema está aislado, es decir, cuando el momento resultante de las fuerzas exteriores es cero, el momento cinético del sistema permanece constante.



UNT Los momentos cinéticos de las partículas pueden cambiar, pero la resultante de todos ha de permanecer constante. Como el momento cinético L es un vector, para que permanezca constante han de ser constantes su módulo, dirección y sentido. En el caso de la Tierra podemos distinguir dos momentos cinéticos:

1.- El momento cinético orbital l, respecto del Sol, correspondiente a su movimiento de traslación, considerada la Tie rra como una partícula. 2.- El momento cinético intrínseco correspondiente a su movimiento de rotación. En el caso del átomo, cada electrón tiene dos momentos cinéticos. Uno

debido a su movimiento alrededor del núcleo: momento cinético orbital y otro intrínseco o spin s debido a su movimiento de rotación. Ambos momentos están cuantificados. La cuantificación del primer momento depende del radio de la órbita. La cuantificación del segundo depende del sentido de rotación del electrón.

7) MOVIMIENTO DE UNA PARTÍCULA SOMETIDA A FUERZAS CENTRALES: LEY DE ÁREAS. Una fuerza es central cuando está siempre dirigida hacia el centro de fuerzas. La dirección de la fuerza es la recta que une el centro de fuerzas con la posición de la partícula. La dirección de la fuerza central coincide siempre con la dirección del vector de posición de la partícula que está sometida a la fuerza central.



UNT Propiedad de una Fuerza Central. Toda partícula que se mueve bajo la acción de una fuerza central tiene momento cinético constante. El momento de la fuerza central respecto del centro de fuerzas es siempre nulo, ya que la fuerza pasa por el punto respecto del cual se toma el momento. Esto implica que el momento cinético ha de permanecer constante en módulo, constante en dirección y constante en sentido. 1.- Por ser constante en dirección el momento cinético, el movimiento se realiza en un plano. 2.- Por ser constante en sentido, la partícula se mueve siempre en el mismo sentido. 3.- Por ser constante en módulo, se cumple la ley de las áreas: Las áreas barridas por el vector que une el centro de fuerzas con la partícula son proporcionales a los tiempos empleados en barrerlas. Las áreas barridas en tiempos iguales son iguales y producen una velocidad areolar. Toda partícula que se mueve bajo una fuerza central tiene una velocidad areolar constante. Cuando una partícula se encuentra sometida a la acción de una fuerza central, esta partícula se mueve siempre en el mismo sentido, con una trayectoria plana y con una velocidad areolar constante.



UNT BIBLIOGRAFÍA: http://www2.udec.cl/~jinzunza/fisica/cap5.pdf http://pe.kalipedia.com/fisica-quimica/tema/trabajo-energia-calor/principioconservacion-energia.html?x=20070924klpcnafyq_269.Kes http://www.cnfl.go.cr/portal/page?_pageid=35,43711&_dad=portal&_schema= PORTAL http://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa http://html.rincondelvago.com/dinamica-de-un-sistema-de-particulas.html


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