energia y trabajo

1. Energía y Trabajo

3. El
término energía (del griego ἐνέργεια/energ
eia, actividad, operación; ἐνεργóς/energos
= fuerza de acción o fuerza trabajando)
tiene diversas acepciones y
definiciones, relacionadas con la idea de
una capacidad para obrar, transformar o
poner en movimiento.
En física, «energía» se define como la
capacidad para realizar un trabajo.
En tecnología y economía, «energía» se
refiere a un recurso natural (incluyendo a
su tecnología asociada) para
extraerla, transformarla y darle un uso
industrial o económico.

4. Supongamos que F es la resultante de las fuerzas que actúan
sobre una partícula de masa m. El trabajo de dicha fuerza es
igual a la diferencia entre el valor final y el valor inicial de la
energía cinética de la partícula.
En la primera línea hemos aplicado la segunda ley de Newton; la
componente tangencial de la fuerza es igual a la masa por
la aceleración tangencial.
En la segunda línea, la aceleración tangencial at es igual a la
derivada del módulo de la velocidad, y el cociente entre el
desplazamiento ds y el tiempo dt que tarda en desplazarse es
igual a la velocidad v del móvil.
Se define energía cinética como la expresión

5. El teorema del trabajo-energía indica que el trabajo
de la resultante de las fuerzas que actúa sobre una
partícula modifica su energía cinética.
Ejemplo: Hallar la velocidad con la que sale una
bala después de atravesar una tabla de 7 cm de
espesor y que opone una resistencia constante
de F=1800 N. La velocidad inicial de la bala es de
450 m/s y su masa es de 15 g.
El trabajo realizado por la fuerza F es -1800·0.07=-
126
La velocidad final v es

6. El concepto de energía en física
Mecánica clásica
En física clásica, la ley universal de conservación de la
energía —que es el fundamento del primer principio de la
termodinámica—, indica que la energía ligada a un sistema
aislado permanece constante en el tiempo. Eso significa que
para multitud de sistemas físicos clásicos la suma de
la energía mecánica, la energía calorífica, la energía
electromagnética, y otros tipos de energía potencial es un
número constante. Por ejemplo, la energía cinética se
cuantifica en función del movimiento de la materia,
la energía potencial según propiedades como el estado
de deformación o a la posición de la materia en relación con
las fuerzas que actúan sobre ella, la energía térmica según
el estado termodinámico, y la energía química según
la composición química.

7. Mecánica cuántica
Sin embargo, debe tenerse en cuenta que
según la teoría de la relatividad la energía
definida según la mecánica clásica no se
conserva constante, sino que lo que se
conserva en es la masa-energía
equivalente. Es decir, la teoría de la
relatividad especial establece
una equivalencia entre masa y energía por
la cual todos los cuerpos, por el hecho de
estar formados de materia, poseen una
energía adicional equivalente a ,
y si se considera el principio de
conservación de la energía esta energía
debe ser tomada en cuenta para obtener
una ley de conservación(naturalmente en
contrapartida la masa no se conserva en
relatividad, sino que la única posibilidad
para una ley de conservación es
contabilizar juntas la energía asociada a la
masa y el resto de formas de energía).

9. el trabajo que realiza una fuerza sobre un
cuerpo equivale a la energía necesaria
para desplazar este cuerpo.1 El trabajo es
una magnitud física escalar que se representa
con la letra (del inglés Work) y se expresa en
unidades de energía, esto es
en julios o joules (J) en el Sistema Internacional
de Unidades.
Ya que por definición el trabajo es un tránsito de
energía,2 nunca se refiere a él
como incremento de trabajo, ni se simboliza
como ΔW.

10. Donde es el módulo de la fuerza, es
el desplazamiento y es el ángulo que forman entre sí
el vector fuerza y el vector desplazamiento (véase
dibujo).
Cuando el vector fuerza es perpendicular al vector
desplazamiento del cuerpo sobre el que se aplica,
dicha fuerza no realiza trabajo alguno. Asimismo, si no
hay desplazamiento, el trabajo también será nulo.

11. En el caso de un sistema termodinámico, el
trabajo no es necesariamente de naturaleza
puramente mecánica, ya que la energía
intercambiada en las interacciones puede ser
mecánica, eléctrica, magnética, química, etc.
por lo que no siempre podrá expresarse en
la forma de trabajo mecánico.
No obstante, existe una situación
particularmente simple e importante en la
que el trabajo está asociado a los cambios
de volumen que experimenta un sistema
(v.g., un fluido contenido en un recinto de
forma variable).
Así, si consideramos un fluido que se
encuentra sometido a una presión
externa y que evoluciona desde un estado
caracterizado por un volumen a otro con un
volumen , el trabajo realizado será:

12. resultando un trabajo positivo ( ) si
se trata de una expansión del
sistema y negativo en caso
contrario, de acuerdo con el convenio
de signos aceptado en la
Termodinámica. En un proceso
cuasiestático y sin fricción la presión
exterior ( ) será igual en cada
instante a la presión ( ) del fluido, de
modo que el trabajo intercambiado
por el sistema en estos procesos