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1. I.E.M. ESCUELA NORMAL SUPERIOR DE PASTO
AÑO ESCOLAR 2012
NIVEL MEDIA JORNADA MAÑANA
GRADO ONCE PERIODO SEGUNDO
AREA CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL ASIGNATURA FISICA
PROFESOR LUIS CARLOS RUIZ BENAVIDES
ESTANDAR DE COMPETENCIA: Identifico aplicaciones de diferentes modelos físicos en procesos industriales y en el desarrollo
tecnológico, analizando críticamente las aplicaciones de su uso.
LOGRO: Proporcionar explicaciones formalizadas, mediante modelos matemáticos acerca de los conceptos de trabajo, potencia,
energía y a partir de ellos emitir juicios acerca del funcionamiento de las máquinas al explicar las leyes de conservación tanto de la
energía como del momentum lineal a fin de poder resolver problemas de situaciones que suceden en nuestra vida.
LAS MÚLTIPLES CARAS DE LA ENERGIA
La energía, como sabemos, es indispensable para la subsistencia del hombre, pero, ¿conocemos su real significado y de qué manera
afecta nuestra vida diaria?
¿Qué es la Energía? Esta significa eficacia, poder, virtud para obrar; fuerza de voluntad, vigor y tesón; causa capaz de transformarse
en trabajo mecánico. La Energía es un concepto esencial de las ciencias. Desde un punto de vista material complejo de definir. La más
básica de sus definiciones indica que se trata de la capacidad que poseen los cuerpos para producir Trabajo, es decir la cantidad de
energía que contienen los cuerpos se mide por el trabajo que es capaz de realizar.
Galileo, con sus experimentos de péndulo y de caída libre, se sitúa al frente del desarrollo del concepto energía. Posteriormente
Gottfried Wilhelm, barón de Leibniz (1646-1716) descubrió que en un cuerpo en movimiento, en oposición a un cuerpo en reposo, existía
una cierta energía. También vio que dicha energía es tanto mayor cuanto mayor sea la masa y la velocidad del cuerpo. Leibniz llamó
al impulso del cuerpo en movimiento, impulso que nosotros denominamos energía cinética, (vis vitae), que significa fuerza viva. La
Energía puede manifestarse de diferentes maneras: en forma de movimiento (cinética), de posición (potencial), de calor, de
electricidad, de radiaciones electromagnéticas, etc. Según sea el proceso, la energía puede ser:
LA ENERGIA TÉRMICA se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. Un cuerpo a baja temperatura tendrá
menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura. La transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro debido a una
diferencia de temperatura se denomina calor. Observa el siguiente video http://www.youtube.com/watch?v=h8SLD0uM7UQ
LA ENERGIA MECÁNICA POTENCIAL la encontramos almacenada tanto en un pantano lleno de agua, como en un péndulo
apartado de su posición de reposo, en el muelle de un reloj o en un arco en tensión. La energía mecánica se encuentra en todos los
cuerpos en movimiento, en una flecha disparada, en un automóvil en circulación, en los planetas mientras orbitan y en los electrones
al girar.
LA ENERGÍA QUÍMICA está contenida en todos aquellos cuerpos capaces de consumirse por combustión, como el carbón, el petró-
leo o el gas natural. Pero también la encontramos almacenada en un acumulador, en la pila de una linterna y en una célula de
combustión. Esta es el producto de una combustión (cualquier sustancia que arde o se “quema”, reacción en la cual se combina el
oxígeno del aire con la materia del cuerpo que arde. Durante la combustión se producen luz y calor. Cuando las moléculas se rompen
se libera energía química. Ejemplos: los alimentos (sobre todo del grupo de los energéticos); las pilas o baterías; la gasolina. Observa
el siguiente video: http://videos.educ.ar/play/Disciplinas/_Quimica/Dame_fuego_energia_quimica_y_combustion
LA ENERGIA ELÉCTRICA es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores. Esta
energía produce, fundamentalmente, 3 efectos: luminoso, térmico y magnético. Ej.: La transportada por la corriente eléctrica en
nuestras casas y que se manifiesta al encender una bombilla; se liberará en el momento en que circule una corriente eléctrica, es decir
en el momento en el que conectemos una bombilla al acumulador, a la batería o a la célula de combustión. La energía eléctrica la
encontraremos almacenada en el campo eléctrico de un condensador así como en el campo magnético de un imán. La energía eléctrica
se produce por el movimiento de cargas eléctricas, específicamente electrones (cargas negativas que giran alrededor del núcleo de los
átomos) a través de un cable conductor. Cada vez que se acciona un interruptor, se genera un movimiento de millones de electrones,
los que circulan a través de un cable conductor metálico. Las cargas que se desplazan forman parte de los átomos que conforman el
cable conductor. Los electrones se mueven desde el enchufe al aparato eléctrico -ya sea lavadora, radio, televisión, etcétera- lo que
produce un tránsito de energía entre estos dos puntos. La energía eléctrica puede hacer funcionar distintos aparatos y se transforma
en otras manifestaciones de ella. Por ejemplo, cuando la energía eléctrica llega a una enceradora, se transforma en energía mecánica,
calórica y en algunos casos luminosa. Lo mismo se puede observar cuando funciona un secador de pelo o estufa. ¿De dónde se
obtiene? Actualmente, la energía eléctrica del mundo se puede producir a través de distintos medios como por ejemplo: Tostadora,
Refrigerador, Ventilador, Plancha, TV, Equipo de sonido y en general cualquier aparado electrodoméstico. observa el siguiente video:
http://www.youtube.com/watch?v=y9JULJhCsXk

2. LA ENERGIA CALORÍFICA la encontraremos en cualquier materia, tanto en el agua hirviendo como en un trozo de hierro al
rojo como en un" trozo de hielo seco. También en los cuerpos fríos existe energía calorífica. Basta comprender que para enfriar más
aún un cuerpo ya frío es necesario extraerle energía calorífica. Observa el siguiente video
http://www.youtube.com/watch?v=PJPaTB3mKo4
LA ENERGÍA LUMÍNICA O SOLAR es una forma muy especial de las radiaciones energéticas. El sol irradia impresionantes
cantidades de esta energía sobre la tierra. El que la luz es energía y por lo tanto capaz de realizar un trabajo lo demuestra el efecto
fotoeléctrico: los cuantos de luz, al incidir sobre superficies metálicas, expulsan de ellas electrones, con lo cual estos obtienen una
determinada energía cinética. Esta energía abarca un amplio espectro de Radiación Electromagnética, donde la luz solar es la parte
visible de tal espectro. La energía solar es generada por la llamada Fusión Nuclear que es la fuente de vida de todas las est rellas del
Universo. El hombre puede transformar la energía solar en energía térmica o eléctrica. En el primer caso la energía solar es
aprovechada para elevar la temperatura de un fluido, como por ejemplo el agua, y en el segundo caso la energía luminosa del sol
transportada por sus fotones de luz, incide sobre la superficie de un material semiconductor (el silicio), produciendo el movimiento
de ciertos electrones que componen la estructura atómica del material. Un movimiento de electrones produce una corriente eléctrica
que se puede utilizar como fuente de energía de componentes eléctricos o bien electrónicos. Es el caso del principio de
funcionamiento de las calculadoras solares. Ejemplo: Las que reciben las pantallas solares. Observa el siguiente video
http://whatiexpect.in/index.php?option=com_video&Itemid=148&video=LlG6FX9V7UU
LA ENERGIA NUCLEAR almacenada en los núcleos atómicos, nos interesará más adelante. Se la puede liberar en los reactores de
fisión nuclear y en las bombas atómicas. La energía nuclear es aquella que se libera como resultado de una reacción nuclear. Se puede
obtener por el proceso de Fisión nuclear (división de núcleos atómicos pesados) o bien por Fusión nuclear (unión de núcleos
atómicos muy livianos. En las reacciones nucleares se libera una gran cantidad de energía, debido a que parte de la masa de l as
partículas involucradas en el proceso, se transforma directamente en energía. Lo anterior se puede explicar en base a la relación
Masa-Energía producto de la genialidad del gran físico Albert Einstein. En relación a la liberación de energía, una reacción nuclear es
un millar de veces más energética que una reacción química, por ejemplo, la generada por la combustión del combustible fósil del
metano. Observa el siguiente video http://www.youtube.com/watch?v=c_zZE0gukfo&feature=related
ENERGIA MAREOMOTRIZ es la energía obtenida del movimiento de las mareas y las olas del mar. El Movimiento de mareas es
generado por la interacción gravitatoria entre la Tierra y la Luna. Tal movimiento se utiliza para traspasar energía cinética a
generadores de electricidad. La gran dificultad para la obtención de este tipo de energía es su alto costo y el establecimiento de un
lugar apto geográficamente para confinar grandes masas de agua en recintos naturales. Ejemplos: las olas, las mareas. Observa el
siguiente video: http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?GUID=c7ba8992-c041-4f0e-af1a-
974ce809baec&ID=209479
ENERGÍA HIDRÁULICA: es aquella energía obtenida principalmente de las corrientes de agua de los ríos. El agua de un río se
almacena en grandes embalses artificiales que se ubican a gran altura respecto de un nivel de referencia. El agua adquiere una
importante cantidad de energía potencial (aquella que poseen los cuerpos que se encuentran a cierta altura). Posteriormente, el agua
se deja caer por medio de ductos, por lo tanto toda su energía potencial se forma en energía cinética (aquella que posee un cuerpo
gracias a su estado de movimiento). La energía cinética de las caídas de agua se aprovecha, por ejemplo, para mover turbinas
generadoras de electricidad, tal es el principio de las Centrales Hidroeléctricas. Ejemplo: Centrales Hidroeléctricas. Observa el
siguiente video http://materiasprimass.blogspot.com/2009/05/historia-de-la-energia-hidraulica.html
ENERGIA GEOTÉRMICA: Energía contenida también en el interior de la Tierra en forma de gases. Al ser extraída se presenta en
forma de gases de alta temperatura (fumarolas), en forma de vapor y agua hirviendo (geiser) y en forma de agua caliente (fuentes
termales). Ejemplos: Las fuentes Termales, los Geiser. La energía geotérmica consiste en aprovechar la energía térmica del interior de
la Tierra. El interior de la Tierra es caliente como consecuencia de la fusión de las rocas. Se han encontrado rocas a más de 200ºC. El
agua caliente también sale al exterior por grietas de las rocas. La utilización de esta energía se puede hacer: utilizando directamente
el agua caliente que sale de la Tierra y se conduce a las casas para el uso doméstico; mediante una central geotérmica. Ésta central
aprovecha el agua caliente de las rocas. Para hacerlo se introduce agua fría al interior de la Tierra, entonces se pone en contacto con
las rocas calientes y se hace subir a la superficie mediante una bomba. Ésta agua será utilizada para producir electricidad. Observa el
siguiente video: http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=209481
ENERGIA EÓLICA: Esta energía es producida por los vientos generados en la atmósfera terrestre. Se puede transformar en energía
eléctrica mediante el uso de turbinas eólicas que basan su funcionamiento en el giro de aspas movidas por los vientos. Bajo el mismo
principio se puede utilizar como mecanismo de extracción de aguas subterráneas o de ciertos tipos de molinos para la agricultura. Al
igual que la energía solar se trata de un tipo de energía limpia, la cual sin embargo presenta dificultades, pues no existen en la
naturaleza flujos de aire constantes en el tiempo, más bien son dispersos e intermitentes. Este tipo de energía puede ser de gran
utilidad en regiones aisladas, de difícil acceso, con necesidades de energía eléctrica, y cuyos vientos son apreciables en el transcurso
del año. Esta descripción se ajusta bien a ciertas zonas del sur de Chile. Ejemplo: tornados, molinos de viento, ventiladores. Observa
el siguiente video: http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&NR=1&v=BuN_Ql6Nc5c
ENERGÍA DEL BIOGAS: el biogás es un gas combustible que se genera en medios naturales o en dispositivos específicos, por las
reacciones de biodegradación de la materia orgánica, mediante la acción de microorganismos (bacterias metano génicas, etc.) y otros
factores, en ausencia de oxígeno (esto es, en un ambiente anaeróbico). Este gas se ha venido llamando gas de los pantanos, puesto que en
ellos se produce una biodegradación de residuos vegetales semejante a la descrita. Observa el siguiente video:
http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?GUID=c7ba8992-c041-4f0e-af1a-974ce809baec&ID=209478

3. La importancia de lo que nos ocupa es el hecho de que la energía puede cambiar de forma, es decir se puede transformar prácti-
camente cualquier tipo de energía en cualquier otro. Por ejemplo, en el motor de un automóvil la energía química de la gasolina es
transformada por combustión en energía calorífica y ésta, a través de pistones y bielas, a su vez en energía mecánica. En la dinamo
dicha energía mecánica será transformada en energía eléctrica la cual es a su vez transformada de nuevo en energía química durante la
carga de la batería.
Ampliando un poco nuestro experimento del péndulo podremos efectuar algunas afirmaciones sobre las posibles
transformaciones de la energía. El hecho de subir la bola al muro levantándola verticalmente o haciéndola rodar por un
plano inclinado para alcanzar dicha altura es totalmente indiferente. El trabajo reali zado y con él la energía potencial
acumulada por la bola serán en ambos casos iguales. Tanto si baja rodando por el plano inclinado llegando al suelo con
una velocidad máxima, como si está en forma de bola de péndulo en el punto más bajo de su recorrido, la bola tendrá en
ambos casos la misma energía cinética máxima. Como quiera que la bola del péndulo al oscilar llega de nuevo a la antigua
altura, la energía cinética volverá a ser transformada totalmente en energía potencial. Si dicha bola cae verticalmente del
muro al suelo llegará también con la misma velocidad máxima que antes al suelo. Caída sobre un suelo elástico ideal
rebotaría de nuevo para alcanzar la altura anterior, pero si esta caída se realiza sobre arena, no elástica, permanecerá
quieta en el sitio. La energía cinética se habrá transformado totalmente en energía calorífica. Efectivamente, tanto la
temperatura de la bola como la temperatura de la arena habrán aumentado algo.
Nota: Amigo(a) estudiante, forme grupos de trabajo de tres (3) personas como máximo, lea con atención y sentido cada una de
estas lecturas, observe los videos que en cada una de ellas se presentan, una vez que haya realizado lo anterior, debe usted
escoger con su grupo de trabajo, una (1) de LAS MÚLTIPLES CARAS DE LA ENERGIA, ampliar más la información suministrada
realizando consultas e investigaciones acerca de la lectura escogida haciendo énfasis a la CONSERVACIÓN DE LA ENERGIA y
preparar la correspondiente temática a fin de realizar una exposición con diapositivas e incorporar a esta, el diseño y posterior
realización de una maqueta, sea que funcione o no. Esta exposición se llevará a cabo en la última semana del mes de mayo.
Atentamente,
Esp. LUIS CARLOS RUIZ B
Docente de física
Cel: 3148115383