Usos de la energía mecánica

La energía desempeña un papel esencial tanto en los acontecimientos cotidianos como en los fenómenos científicos. Sin duda, puedes nombrar muchas formas de energía, desde la que nos proporcionan los alimentos hasta la que utilizamos para hacer funcionar nuestros coches, pasando por la luz del sol que nos calienta en la playa. También puedes citar ejemplos de lo que la gente llama energía que pueden no ser científicos, como que alguien tenga una personalidad energética. La energía no sólo tiene muchas formas interesantes, sino que está implicada en casi todos los fenómenos y es uno de los conceptos más importantes de la física. Lo que la hace aún más importante es que la cantidad total de energía en el universo es constante. La energía puede cambiar de forma, pero no puede aparecer de la nada ni desaparecer sin dejar rastro. La energía es, por tanto, una de las pocas magnitudes físicas que decimos que se conserva.

La conservación de la energía (como los físicos prefieren llamar al principio de que la energía no puede crearse ni destruirse) se basa en la experimentación. Incluso cuando los científicos han descubierto nuevas formas de energía, la conservación de la energía siempre se ha aplicado. Tal vez el ejemplo más dramático de esto lo proporcionó Einstein cuando sugirió que la masa es equivalente a la energía (su famosa ecuación E=mc2).

Fuentes de energía cinética

El sol es la principal fuente de energía. La luz solar es una fuente de energía limpia y renovable. Es un recurso sostenible, lo que significa que no se agota, sino que puede mantenerse porque el sol brilla casi todos los días. El carbón o el gas no son sostenibles ni renovables: una vez que se acaban, no queda nada. Cada vez más gente quiere utilizar energías limpias y renovables, como la solar, la eólica, la geotérmica y otras. Es lo que se llama “energía verde”. Ilumina nuestras casas de día, seca nuestra ropa y productos agrícolas, nos mantiene calientes y muchas cosas más. Pero su potencial es mucho mayor

La energía solar puede utilizarse para generar electricidad. A través de las células solares fotovoltaicas (SPV), la radiación solar se convierte directamente en electricidad de corriente continua. La electricidad generada puede utilizarse tal cual o almacenarse en la batería. La energía eléctrica almacenada puede utilizarse cuando la energía solar no está disponible. Hoy en día, la energía solar fotovoltaica se utiliza con éxito para el alumbrado público y el bombeo de agua en los pueblos. En las zonas montañosas también se utiliza el calentamiento solar del agua.

Cuál es la principal fuente de energía mecánica

La energía química es la energía almacenada en los enlaces de los átomos y las moléculas. Las baterías, la biomasa, el petróleo, el gas natural y el carbón son ejemplos de energía química. La energía química se convierte en energía térmica cuando la gente quema madera en una chimenea o quema gasolina en el motor de un coche.

La energía gravitatoria es la energía almacenada en la altura de un objeto. Cuanto más alto y pesado es el objeto, más energía gravitatoria se almacena. Cuando una persona baja en bicicleta por una colina empinada y coge velocidad, la energía gravitatoria se convierte en energía de movimiento. La energía hidráulica es otro ejemplo de energía gravitatoria, en la que la gravedad obliga a bajar el agua a través de una turbina hidroeléctrica para producir electricidad.

La energía radiante es la energía electromagnética que viaja en ondas transversales. La energía radiante incluye la luz visible, los rayos X, los rayos gamma y las ondas de radio. La luz es un tipo de energía radiante. La luz del sol es energía radiante, que proporciona el combustible y el calor que hacen posible la vida en la Tierra.

La energía térmica, o calor, es la energía que proviene del movimiento de los átomos y las moléculas de una sustancia. El calor aumenta cuando estas partículas se mueven más rápido. La energía geotérmica es la energía térmica de la tierra.

Fuentes de energía química

Un ejemplo de sistema mecánico: Un satélite orbita alrededor de la Tierra influenciado únicamente por la fuerza gravitatoria conservadora; su energía mecánica se conserva, por tanto. La aceleración del satélite está representada por el vector verde y su velocidad por el vector rojo. Si la órbita del satélite es una elipse, la energía potencial del satélite y su energía cinética varían con el tiempo, pero su suma permanece constante.

En ciencias físicas, la energía mecánica es la suma de la energía potencial y la energía cinética. El principio de conservación de la energía mecánica establece que si un sistema aislado está sometido únicamente a fuerzas conservativas, la energía mecánica es constante. Si un objeto se mueve en la dirección opuesta a una fuerza neta conservativa, la energía potencial aumentará; y si la velocidad (no la rapidez) del objeto cambia, la energía cinética del objeto también cambia. En todos los sistemas reales, sin embargo, habrá fuerzas no conservativas, como las fuerzas de fricción, pero si son de magnitud despreciable, la energía mecánica cambia poco y su conservación es una aproximación útil. En las colisiones elásticas, la energía cinética se conserva, pero en las colisiones inelásticas parte de la energía mecánica puede convertirse en energía térmica. La equivalencia entre la pérdida de energía mecánica (disipación) y el aumento de la temperatura fue descubierta por James Prescott Joule.