La energía y sus formas
La energía es la capacidad de un cuerpo o sistema para producir cambios o realizar trabajo. Sin energía no hay movimiento, ni calor, ni luz, ni vida. La energía se mide en julios (J) en el Sistema Internacional.
Formas de energía
| Forma de energía | Descripción | Ejemplo |
|---|
| Cinética | Energía asociada al movimiento | Un coche en marcha, el viento |
| Potencial gravitatoria | Energía asociada a la posición (altura) | Agua en un embalse, un libro en una estantería |
| Potencial elástica | Energía almacenada en un cuerpo deformado | Un muelle comprimido, un arco tensado |
| Térmica (calor) | Energía asociada al movimiento de las partículas | Una taza de café caliente |
| Química | Energía almacenada en los enlaces químicos | Gasolina, alimentos, pilas |
| Eléctrica | Energía asociada al movimiento de cargas eléctricas | Corriente eléctrica, un rayo |
| Luminosa (radiante) | Energía transportada por la luz | La luz del Sol, un láser |
| Nuclear | Energía almacenada en el núcleo de los átomos | Central nuclear, el Sol |
| Sonora | Energía transportada por las ondas sonoras | La música, una explosión |
Energía cinética y potencial
🔬 Fórmula claveEnergía cinética:
Ec = ½ · m · v²
donde m = masa (kg), v = velocidad (m/s), Ec = energía cinética (J).
Energía potencial gravitatoria:
Ep = m · g · h
donde m = masa (kg), g = 9,8 m/s², h = altura (m), Ep = energía potencial (J).
📘 Ejemplo resueltoUn coche de 1 200 kg circula a 90 km/h. Calcula su energía cinética.
Datos: m = 1 200 kg, v = 90 km/h = 25 m/s
Fórmula: Ec = ½ · m · v²
Cálculo: Ec = ½ × 1 200 × 25² = ½ × 1 200 × 625 = 375 000 J = 375 kJ
📘 Ejemplo resueltoUna maceta de 5 kg está en un balcón a 12 m de altura. ¿Cuál es su energía potencial gravitatoria?
Datos: m = 5 kg, g = 9,8 m/s², h = 12 m
Fórmula: Ep = m · g · h
Cálculo: Ep = 5 × 9,8 × 12 = 588 J
Principio de conservación de la energía
📌 RecuerdaLa energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de una forma a otra o se transfiere de un cuerpo a otro. La energía total de un sistema aislado permanece constante.
Cuando una pelota cae desde cierta altura:
• En el punto más alto: tiene máxima Ep y Ec = 0 (está en reposo).
• Durante la caída: la Ep disminuye y la Ec aumenta.
• Justo antes de tocar el suelo: Ep = 0 y Ec es máxima.
Transformaciones de energía
| Dispositivo | Energía inicial | Energía final |
|---|
| Motor eléctrico | Eléctrica | Cinética (movimiento) |
| Bombilla | Eléctrica | Luminosa y térmica |
| Placa solar | Luminosa | Eléctrica |
| Central térmica | Química (combustible) | Eléctrica |
| Nuestro cuerpo | Química (alimentos) | Cinética y térmica |
| Pila/batería | Química | Eléctrica |
Fuentes de energía
Las fuentes de energía se clasifican en:
• Renovables: se regeneran de forma natural y son inagotables a escala humana: solar, eólica, hidráulica, geotérmica, biomasa, mareomotriz.
• No renovables: existen en cantidad limitada y se agotan: petróleo, carbón, gas natural, uranio (nuclear).
⚠️ ImportanteEl uso excesivo de combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural) produce gases de efecto invernadero (CO₂, CH₄) que contribuyen al cambio climático. Por eso es fundamental potenciar las energías renovables.
🤔 ¿Sabías que…?El Sol es nuestra principal fuente de energía. Cada segundo, el Sol convierte 600 millones de toneladas de hidrógeno en helio mediante reacciones de fusión nuclear, liberando una cantidad enorme de energía.
✏️ Ejercicios1. Define energía y di en qué unidad se mide en el SI.
2. Clasifica las siguientes formas de energía: la luz del sol, un coche en movimiento, el gas butano, un muelle estirado, el agua de un embalse.
3. Calcula la energía cinética de un ciclista de 70 kg que se mueve a 10 m/s.
4. ¿Qué energía potencial tiene un escalador de 75 kg a 200 m de altura?
5. Una pelota de 0,5 kg se deja caer desde 20 m de altura. Calcula: a) su Ep en el punto más alto; b) su Ec justo antes de llegar al suelo (sin rozamiento).
6. Enuncia el principio de conservación de la energía.
7. Indica qué transformaciones de energía se producen en: a) una linterna; b) un aerogenerador; c) una central hidroeléctrica.
8. Clasifica estas fuentes de energía en renovables y no renovables: solar, carbón, eólica, gas natural, hidráulica, uranio.
9. ¿Por qué el uso de combustibles fósiles contribuye al cambio climático?
10. Un coche duplica su velocidad. ¿Cómo varía su energía cinética? Justifica tu respuesta con la fórmula.
📋 Resumen de la lección- La energía es la capacidad de producir cambios; se mide en julios (J).
- La energía cinética depende de la masa y la velocidad: E_c = ½ · m · v².
- La energía potencial gravitatoria depende de la masa, la gravedad y la altura: E_p = m · g · h.
- La energía se conserva: no se crea ni se destruye, solo se transforma.
- Las fuentes de energía pueden ser renovables (solar, eólica…) o no renovables (petróleo, carbón…).