Trabajo y energía

1. ESQUEMA INICIO INTERNET PARA EMPEZAR ESQUEMA INTERNET ANTERIOR SALIR 5 Trabajo y energía

2. ESQUEMA INICIO INTERNET ANTERIOR SALIR Esquema de contenidos La energía Fuentes de energía Clasificación de las fuentes de energía Tipos de energía Aprovechamiento de los combustibles fósiles Propiedades de la energía Aprovechamiento de la energía nuclear Aprovechamiento de la energía hidráulica El trabajo Aprovechamiento de la energía eólica ¿Qué es el trabajo? Aprovechamiento de la energía solar térmica La fuerza de rozamiento Aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica El trabajo modifica la energía Ciclo de la energía Potencia Consumo de energía a lo largo de la historia Las máquinas mecánicas Producción de energía en Europa Producción de energía en España Consumo de energía en España

3. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR A ANTERIOR SALIR Para empezar, experimenta y piensa Energía potencial Energía cinética Dejamos caer dos bolas, una de hierro y otra de madera desde la misma altura. Las bolas caen a la vez. Arcilla blanda Dejamos caer la bola desde la posición A. Si con un cuentagotas vamos rellenando de agua las huellas de cada impacto… ¿Qué huella contendrá más gotas? ¿Destruirá la construcción?

4. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Energía mecánica Energía cinética (EC). Es la energía que tienen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento. Su valor depende de la masa del cuerpo (m) y de su velocidad (v): EC =1/2 m·v2 Es la energía que está ligada a la posición o al movimiento de los cuerpos. Existen dos tipos de energía mecánica. La energía mecánica (EM) de un cuerpo es la suma de sus energías cinética y potencial. EM = EC + EP Energía potencial gravitatoria. Es la energía que tienen los cuerpos por estar en un lugar determinado sobre el suelo terrestre. Su valor depende de la masa del cuerpo (m), del valor de g en ese lugar y de la altitud a la que se encuentre sobre la superficie de la Tierra (h). EP = m⋅ g ⋅ h Energía potencial (EP). Es la energía que tienen los cuerpos por ocupar una determinada posición. Energía potencial elástica. Es la energía que tienen los cuerpos que sufren una deformación. Su valor depende la constante de elasticidad del cuerpo, k, y de lo que se ha deformado (x): EE = 1/2 k·x2 Es la energía que se transfiere cuando se ponen en contacto dos cuerpos que están a distinta temperatura. Energía térmica Es la energía debida a los enlaces que se establecen entre los átomos y demás partículas que forman una sustancia. Energía química Es la energía que emiten los átomos cuando sus núcleos se rompen (energía de fisión) o se unen (energía de fusión). Energía nuclear Es la energía que se propaga mediante ondas electromagnéticas, como la luz. Son ejemplo de energía radiante la energía solar, las microondas, los rayos X, etc. Energía radiante ANTERIOR SALIR Tipos de energía La energía es una propiedad de los cuerpos o de los sistemas materiales que les permite producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos.

5. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR ANTERIOR SALIR Propiedades de la energía La energía se transfiere La energía se puede almacenar y transportar La energía eléctrica se transporta por el tendido eléctrico. Una cocina transfiere energía térmica a la paellera. Las pilas almacenan energía. La energía se transforma La energía se degrada Cuando la chica cae, su energía potencial se transforma en cinética. Calor En los botes, parte de la energía se transforma en calor. Se degrada porque no puede ser utilizada de manera útil. En cada transformación, la cantidad total de energía se conserva. La energía se conserva

6. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Peso Desplazamiento Peso → → → → → FX F FX F FX ANTERIOR SALIR ¿Qué es el trabajo? El trabajo es la energía que se transfiere de un cuerpo (o sistema) a otro por medio de una fuerza que provoca un desplazamiento. En el SI se mide en julios (J). El chico hace un gran esfuerzo con la mochila, pero no realiza ningún trabajo. El chico que arrastra la mochila, si realiza un trabajo, pues aplica una fuerza que provoca el desplazamiento de la mochila. α α W = F · x · cosα

7. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR → Froz → → → N F P ANTERIOR SALIR La fuerza de rozamiento El trabajo de la fuerza de rozamiento siempre es negativo, pues la fuerza de rozamiento siempre se opone al movimiento. Wroz = F roz· x · cos 180º = - Froz·x

8. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR h1 h2 → → → → → F F F P P ANTERIOR SALIR El trabajo modifica la energía Energía potencial Energía cinética Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza vertical que le hace desplazarse en esa misma dirección con velocidad constante, el trabajo desarrollado coincide con la variación de energía potencial que experimenta el cuerpo. W=∆EP Cuando sobre un cuerpo actúa un fuerza que le provoca un desplazamiento en su misma dirección, el trabajo desarrollado coincide con la variación de energía cinética que experimenta el cuerpo. WF=∆EC Energía mecánica Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza que provoca cambios en su velocidad y en su posición, el trabajo de esa fuerza es igual a la variación de energía mecánica que experimenta el cuerpo. WF=∆EM

9. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR W F · x P = = = F · v t t ANTERIOR SALIR Potencia La potencia (Ρ) relaciona el trabajo realizado con el tiempo que se emplea en ello: Ρ = W / t ; Ρ=E / t ; En el SI la potencia se mide en vatios (W). Potencia y velocidad Potencias típicas de algunas máquinas.

10. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR PLANO INCLINADO PALANCA < d1 S1 d1 d2 h h α α S2 d2 → → → → → → F1 F1 F2 F1 F2 F2 ANTERIOR SALIR Las máquinas mecánicas Las máquinas son dispositivos que transforman una energía o un trabajo en otro que resulte más provechoso. Se llama rendimiento de una máquina (η) a la relación entre el trabajo útil que se obtiene y el trabajo aplicado o trabajo motor.

11. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR ANTERIOR SALIR Clasificación de las fuentes de energía Fuente de energía Renovable No renovable Limpia Contaminante Alternativa Convencional Geotérmica Biomasa Biocombustibles

12. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Química Térmica Vapor de agua Cinética Agua Eléctrica 1 1 2 3 3 2 ANTERIOR SALIR Aprovechamiento de los combustibles fósiles Salida de residuos gaseosos. La energía obtenida en la combustión se emplea en calentar agua. El vapor hace mover la turbina. Entrada de combustible El movimiento de la turbina se transmite a un generador que produce la corriente eléctrica.

13. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Química Térmica Cinética Eléctrica 1 3 2 3 1 2 ANTERIOR SALIR Aprovechamiento de la energía nuclear Moderador. Es un material cuya función es mantener la reacción en cadena Turbinas. El agua se evapora y mueve las turbinas. Generador. El movimiento de la turbina se transmite a un generador que produce la corriente eléctrica Combustible. Suele ser óxido de uranio. Núcleo del reactor. Es la zona donde se encuentra el combustible.

14. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Potencial Cinética Eléctrica 1 2 1 2 ANTERIOR SALIR Aprovechamiento de la energía hidráulica Embalse. Se construye en la parte superior del río. El generador transforma esta energía mecánica en electricidad de bajo voltaje. Turbina. Gira debido al paso del agua

15. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Cinética Eléctrica 1 1 ANTERIOR SALIR Aprovechamiento de la energía eólica El generador es el dispositivo que transforma el movimiento de giro del multiplicador (a alta velocidad) en electricidad. El rotor es el elemento que convierte la energía del viento en energía mecánica.

16. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Radiante Térmica Eléctrica 1 2 1 2 ANTERIOR SALIR Aprovechamiento de la energía solar térmica El vapor mueve la turbina. Los heliostatos. Concentran la radiación solar sobre una tubería. La turbina está conectada a un generador que transforma la energía mecánica en electricidad a bajo voltaje.

17. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Radiante Eléctrica 1 1 ANTERIOR SALIR Aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica Los rayos solares inciden perpendicularmente sobre el panel solar y producen un efecto fotoeléctrico. La luz incide sobre los electrones del panel y los pone en movimiento: se genera corriente eléctrica. El silicio es el principal componente de los paneles solares fotovoltaicos.

18. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR ANTERIOR SALIR Ciclo de la energía Las células fotoeléctricas transforman la luz en electricidad. Los rayos solares calientan la atmósfera y evaporan mares y ríos. Las plantas alimentan a animales y personas. Fotosíntesis Los rayos solares calientan la atmósfera y producen los vientos Los animales alimentan a las personas. Los restos fósiles de algunos animales marinos forman petróleo. Lluvias Los restos fósiles de plantas forman carbón mineral. Las centrales eólicas aprovechan la energía del viento para producir electricidad. Utilización de carbón en las fábricas Fabricación de pilas Los vehículos funcionan con derivados del petróleo. Utilización de petróleo en las fábricas Las pilas producen electricidad. Utilización de petróleo en las centrales térmicas El agua de las presas mueve los generadores y se obtiene energía eléctrica. Las centrales térmicas producen electricidad a partir de un combustible.

19. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR Alimento Uso doméstico y servicios Industria y agricultura Transporte ANTERIOR SALIR Consumo de energía a lo largo de la historia Hombre actual Hombre industrial (XVIII - primera mitad del XX) Hombre preindustrial (hasta el siglo XVIII) Hombre agricultor y sedentario (10000 a.C.) Uso del arco y del fuego (40000 a.C.) Homo sapiens (150000 a.C.)

20. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR % 40 35 30 25 20 15 10 5 0 ANTERIOR SALIR Producción de energía en Europa 30,3 % 25,2 % 19,6 % 12,1 % 12,8 % Energía nuclear Petróleo y derivados Gas natural Energías renovables Carbón

21. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR ANTERIOR SALIR Producción de energía en España Año 2006 Carbón Otras renovables Petróleo 19,5% 23,9% 0,4% Gas natural 0,2% Hidráulica 16,9% 49,0% Nuclear

22. ESQUEMA INICIO INTERNET CLIC PARA CONTINUAR ANTERIOR SALIR Consumo de energía en España Carbón Energías renovables Año 2006 Petróleo y derivados 3,9% 2,1% Electricidad 20,4% 57,8% 15,8% Gas

23. ESQUEMA INICIO INTERNET Energía Trabajo, potencia y energía IR A ESTA WEB IR A ESTA WEB ANTERIOR SALIR Enlaces de interés