Teoría y problemas relacionados con las transformaciones de la energía.

1. LA ENERGÍA Y LA
DESCRIPCIÓN DE LAS
TRANSFORMACIONES.
POR MIGUEL A. LÓPEZ TOLEDANO

2. CONCEPTO DE ENERGÍA
• La energía es una propiedad inherente a los cuerpos
y no necesariamente se presenta por interacción de
otro (Fuerza).

3. LA ENERGÍA
TIPOS DE MANIFESTACIONES

4. LA ENERGÍA ELÉCTRICA
• Se origina de un flujo de
electrones a través de un
conductor eléctrico. Se obtiene
la energía hidráulica, térmica,
solar, nuclear, entre otras.

5. ENERGÍA QUÍMICA
• Se origina de reacciones químicas entre sustancias.

6. ENERGÍA SOLAR
• Se origina por las reacciones que existen en en el sol.
• Radiación emitida por el helio a altas temperaturas.

7. ENERGÍA CALORÍFICA
• Se origina de
la emisión de
calor.

8. ENERGÍA NUCLEAR
• Se origina de la desintegración de un átomo.

9. ENERGÍA HIDRÁULICA
• Se origina por la fuerza de corrientes de ríos y /o saltos de
agua (presas artificiales).

10. ENERGÍA TÉRMICA
• Se origina de la
combustión de
hidrocarburos.

11. ENERGÍA MECÁNICA
• Se origina por
medio de fuerzas
aplicadas a
aparatos
mecánicos.

12. LA ENERGÍA DEPENDE DE VARIOS FACTORES
• Teoría de la conservación de la energía.
• “La energía no se crea ni se destruye solo se transforma o
intercambia, permaneciendo constante dentro del proceso.

13. LA ENERGÍA Y EL MOVIMIENTO
LA ENERGÍA CINÉTICA

14. ENERGÍA CINÉTICA
• Se define como la capacidad que posee un cuerpo de realizar
un trabajo debido a su movimiento.
http://www.youtube.com/watch?v=xTNcnJS-a2M

15. DATOS FÓRMULA
•𝐸𝑐 = 𝐽 𝑜
𝑘𝑔𝑚2
𝑠2 𝐸𝑐 =
𝑚 𝑣2
2
•m [=] kg
•v [=]
𝑚
𝑠

16. EJEMPLO
• Calcular la energía cinética de un cuerpo que tiene una masa de 2
kg y se mueve con una velocidad de 3
𝑚
𝑠
y se encuentra a una
altura de 5m

17. DATOS NECESARIOS Y FÓRMULA CON SUSTITUCIÓN
•m= 2kg 𝐸𝑐=
𝑚𝑣2
2
•v= 3
𝑚
𝑠
𝐸𝑐=
(2)(3)2
2
•𝐸𝑐 = 𝑥 𝐽 𝐸𝑐 = 9 𝐽

18. ENERGÍA POTENCIAL
• Es la capacidad que posee un cuerpo para realizar un
trabajo por efecto de posición o estado en el que se
encuentra.

19. ENERGÍA POTENCIAL
Datos Fórmulas
𝐸 𝑝 = 𝐽 𝐸 𝑝= (m)(g)(h) …(1)
m = kg 𝐸 𝑝= (P)(h) …(2)
g = 9.81 m/s^2 𝐸 𝑝= (1/2)(k)(𝑥2
) … (3)
h= m
W = J k= constante (N/m)
P = N x= deformación (m)

20. ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA
• Es el producto del peso de un cuerpo por su altura.
• Corresponde a la fórmula #2

21. ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA
• Es directamente
proporcional a la
constante de elasticidad
multiplicado por la
deformación que tiene
al cuadrado.
• Su cálculo corresponde a
la fórmula 3.

22. ALGUNAS CONSIDERACIONES ESPECIALES
• Si la altura h es igual a cero, se puede afirmar que, no hay energía
potencial.
• Cuando un cuerpo realiza un trabajo y su altura es constante, no
cambia su energía potencial.

23. EJEMPLO
• ¿Cuál es la energía potencial realizada por la fuerza
elástica cuando se empuja un cuerpo donde su
deformación es 0.15m a otra de 0.40 m, si su constante de
elasticidad es de 12
𝑁
𝑚
?
• Primero determinaremos que fórmula usar.
• Después realizaremos la diferencia.

24. 𝐸 𝑝 = 𝑥 𝐽
𝐸 𝑝 =
1
2
𝑘𝑥2
𝑥1 = 0.15𝑚
𝐸 𝑝1 =
1
2
(12
𝑁
𝑚
)(0.15𝑚)2
𝑥2 = 0.15𝑚 = 0.135 J
𝐾 = 12
𝑁
𝑚
𝐸 𝑝2 =
1
2
(12
𝑁
𝑚
)(0.40𝑚)2
=0.96 J
𝐸 𝑝𝑇 = 0.96 𝐽 − 0.135 𝐽
𝐸 𝑝𝑇 = 0.825 𝐽

25. OTRO PROBLEMA
• ¿Cuál es la máxima energía potencial que alcanzan dos pasajeros
junto con la cabida de lanzamiento del nuevo slingshot de six flags
si la altura máxima a la que llega son 90m, y la masa total del
vehículo es de 200kg?

26. SOLUCIÓN
• 𝐸 𝑝 = 𝑚𝑔ℎ
• 𝐸 𝑝 = (200𝑘𝑔)(9.81
𝑚
𝑠2)(90𝑚)
• 𝐸 𝑝 = 176,580 𝐽

27. LOS EFECTOS DE LAS CARGAS
ELÉCTRICAS
• Las cargas eléctricas son
componentes de la materia y
se presentan de dos tipos:
positiva y negativa.

28. CARGA ELÉCTRICA
• Es el flujo de electrones por medio de átomos
que conforman un conductor que puede ser
sólido, líquido o gaseoso.
• Sus unidades son: Coulomb [C]
• 1 C = 6.25𝑥1018
electrones.

29. FORMAS DE CARGAR UN CUERPO
ELÉCTRICAMENTE.
LOS EFECTOS DE LAS CARGAS ELÉCTRICAS

30. INDUCCIÓN
• Se observa cuando un cuerpo que
está cargado eléctricamente, se
acerca a otro, sin tocarlo,
ocasionando que se cargue, esto
sucede siempre y cuando sea un
conductor.

31. EJEMPLO
• Acercar un peine eléctricamente cargado a un
papel.

32. CONTACTO
• Se observa cuando un cuerpo que está cargado
eléctricamente, toca a un cuerpo provocando que
se cargue eléctricamente, esto sucede siempre y
cuando sea un conductor.

33. EJEMPLO
• Conectar un Reproductor BlueRay en un
contacto del hogar.

34. FROTAMIENTO
• Se observa cuando un cuerpo se frota con otro y los
dos adquieren carga eléctrica, esto sucede siempre
y cuando sean conductores.

35. EJEMPLO
• Al cepillarse el cabello.

36. EN EL SIGLO XVIII …
• Benjamín Franklin formuló una teoría llamada
“teoría del flujo único” en donde determina que
existen tres tipos de carga en los cuerpos.

37. NEUTRO
• El que no presenta ningún comportamiento.

38. POSITIVO
• El que recibe cierta cantidad de este flujo al
ser frotado, como el vidrio con la seda.

39. NEGATIVO
• El que recibe este flujo al ser frotado,
como en el caso del ámbar con la piel.

40. LEY DE LAS ATRACCIONES Y REPULSIONES
• Dos cuerpos eléctricamente cargados con la misma
carga se repelen, mientras que si están cargados
con cargas distintas se atraen.

41. • La concepción moderna de la constitución de la materia
nos dice que los átomos son aglomeraciones de partículas
que poseen cierta carga.
LEY DE LAS ATRACCIONES Y REPULSIONES

42. ADEMÁS QUE:
• Los electrones poseen carga eléctrica negativa.
• Los protones poseen carga eléctrica positiva.
• Los neutrones no tienen carga eléctrica.

44. • Toda la materia en sus estado normal contiene la misma cantidad
de electricidad positiva y negativa. Debido a que los protones y
neutrones se localizan dentro del núcleo del átomo, las únicas
partículas que se pueden desplazar de un cuerpo a otro son los
electrones, por lo que los átomos, denominados iones, al ganar o
perder electrones quedan cargados.

45. DE LA SIGUIENTE MANERA:
• Ion positivo (catión) (pierde
electrones)
• Ion negativo (anión) (gana
electrones)

46. LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA CARGA
ELÉCTRICA
• La carga eléctrica neta de un sistema físico
(suma de cargas negativas menos las
positivas), permanece constante antes y
después de cualquier proceso que tenga lugar
en dicho sistema.

47. LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA CARGA
ELÉCTRICA

48. LOS EFECTOS DE LOS IMANES
• Un imán es aquel material en el cual existe
un campo de fuerza la cual tiene la cualidad
de atraer a otro material ferromagnético,
regularmente el hierro, el níquel y cobalto.
• Todo imán tiene la característica de tener
dos polos: norte y sur.

49. ALERONES DE UN AVIÓN

50. CARACTERÍSTICAS DE LOS IMANES
• Pueden ser de dos tipos: naturales (magnetita) o artificiales
(electroimanes).
• Atraer al hierro.
• Tener dos polos (norte y sur).
• Seguir la ley de atracción y repulsión de las cargas.

51. EFECTO SOBRE LA TIERRA
• Alrededor de la Tierra existe un
campo magnético y el núcleo
terrestre se comporta con un
imán.
• Uno de los efectos en la Tierra
del magnetismo son las auroras
boreales.

52. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES
• Diamagnéticos: Son todos aquellos materiales en
donde el paso de las líneas magnéticas es mucho
más difícil que por el vacío.
• Ejemplos: Hule y plástico.

53. • Paramagnéticos: Son todos aquellos materiales en donde
el paso de las líneas magnéticas es relativamente igual
que por el vacío.
• Por ejemplo. La tela y el papel.
CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

54. • Ferromagnéticos: Son todos aquellos materiales en donde
el paso de las líneas magnéticas es mucho mayor que por
el vacío.
• Ejemplos: fierro, níquel, cobalto y acero.
CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

55. INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
• Es la generación de una
corriente eléctrica en un
conductor en movimiento en
el interior de un campo
magnético.

56. ELECTROIMÁN
• Es un solenoide de alambre de
cobre aislado con un núcleo de
fierro dulce, al pasar una corriente
eléctrica por el solenoide se
convierte en un imán potente.