TRABAJO Y ENERGIA 5.1
Trabajo efectuado por una fuerza
constante 5.2
Trabaio efectuado por una tuerza
variable
Elteorema trabajo-energía: energía cinética
148
5.4
Energía potencial
152
5.5
Conservación de la energía
155
Potencia
164
5.3
5.6
H€CHOS ffitr .
ÉrSrCA
La palabra cinéticaprouienedel griego kinein,
que significa "moverse".
.
Energía proviene
del griegl energeia,
gue
significa actividad'.
.
Estados Unidos tiene el Soio de la población
Fuente:HaroldE Edgerton/@Harold & Esther Edgerton Foundatiory
2002, cortesía de Palm Press, Inc.
mundial, pero consume el 26olo de Ia producción de energia.
.
Reciclar el aluminio reouiere un 95o/o T0n0s de energÍa que fabricarlo a partir de mate,ia pnma.
.
El cuerpo humano funciona dentro de los lími-
tes impuestos por la ley de Ia conservación de la energía total, pues requiere obtener energia de los alimentos en igual cantidad que la energía que gasta en el trabaj0 externo que implican las actividades diarias, las actividades internas y las pérdidas de balor del sistema.
.
La tasa de metabolismo basal (TMB) es una medida de la tasa a la que el cuerpo humano gasta energía. Un hombre promedio de /0 kg
x
requiere aproximadamenie 7.5 10b J de energía basal al dÍa, para vivir y realizar las
funciones básicas (como la respiración,
la
circulación de la sangre y la digestión). Cualquier tipo de ejercicio requiere más energía (por ejemplo subir las escaleras requiere de x 106 J adicionales por hora).
4.6
.
El cuerpo humano utiliza los músculos para propulsarse convirtiendo Ia energn almacenada en movimiento. Hay 630 músculos activ0s en el cuerpo humano que actúan en grupos.
t40
T Jna descripción del salto con pértiga (garrocha), como se muestra en la | | imagen, sería: un atleta corre con una pértiga, la planta en el suelo e intenV ta empujar su cuerpo por arriba de una barra colocada a cierta altura. Sin
embargo, un físico podría dar una descripción distinta: el atleta tiene energía potencial química almacenada en su cuerpo. Usa tal energía potencial para efectuar trabajo al correr por la pista para adquirir velocidad, es decir, energía cinética. Cuando planta la pértiga, casi toda su energía cinética se convierte en energía potencial elástica de la pértiga flexionada. Esta energía potencial se utiliza para levantar al atleta, es decir, efectuar trabajo contra la gravedad, y se convierte parcialmente en energía potencial gravitacional. En el punto más alto apenas queda suficiente energía cinética para llevar al saltador sobre la barra. Durante la caída, la energía potencial gravitacional se convierte otravez en energía cinética, que el colchón absorbe al efectuar trabajo para detener la caída. El saltador participa en un juego de toma y daca de trabajo-energía. Este capítulo se enfoca en dos conceptos que son muy importantes tanto en la ciencia como en Ia vida cotidiana: trabajo y energía. Comúnmente pensamos en el trabajo como algo relacionado con hacer o lograr algo. Puesto que el trabajo nos cansa físicamente (y a veces mentalmente), hemos inventado máquinas y dispositivos para reducir el esfuerzo que realizamos personalmente. Cuando pensamos en energía se nos viene a la mente el costo del combustible para transporte y calefacción, o quizá los alimentos que proporcionan la energía que nuestro cuerpo necesita para llevar a cabo sus procesos vitales y trabajar. Aunque estas nociones no definen realmente el trabajo ni la energía, nos guían en la dirección correcta. Como seguramente habrá usted adivinado, el trabajo y la energía están íntimamente relacionados. En física, como en la vida cotidiana, cuando algo tiene energía, puede efectuar trabajo. Por ejemplo, el agua que se precipita por las compuertas de una presa tiene energía de movimiento, y esta