ENERGIA MECNICA

1. Analiza las transformaciones de energa de los siguientes sistemas en tu entorno. Completa la tabla.

SistemaEnerga inicialEnerga final

Cada de los cuerpos.MECANICAMECANICA

Freno en seco de un auto.MECANICATERMICA

Maquina a vapor.TERMICATERMICA

Realiza un anlisis sobre las trasformaciones de energa que ocurren en:

a) Central hidroelctrica

b) En el impacto de una bala sobre una pared.

c) En una cocina solar

d) En un auto a gasolina o gas natural.

Realiza ambas actividades en Word y envalas a travs de Energa mecnica.ANLISIS SOBRE LAS TRASFORMACIONES DE ENERGA

CENTRAL HIDROELECTRICA

En las centrales hidroelctricas (del griego: hydra = agua) grandes masas de agua bajan o caen desde la superficie del embalse o lago que forma el dique que se construy sobre el cauce del ro, transformando as su energa potencial gravitatoria en energa cintica. El agua pasa luego a cierta velocidad y presin a travs dcada turbina hidrulica produciendo en ella un torque o cupla que hace rotar o girar al generador con el que est acoplada, produciendo as energa elctrica. La potencia elctrica que cada conjunto turbina-generador produce, es proporcional a la altura de cada del agua(desde la superficie del lago hasta la turbina) y a su caudal (volumen de agua que pasa cada segundo por la turbina).

Los grupos de generacin hidroelctrica tienen buenos rendimientos de conjunto, significando esto que gran parte de la energa del agua se transforma en energa elctrica. Podra parecer que el rendimiento no importa, dado que el agua, a diferencia de los combustibles que se queman en la centrales trmicas, abunda en la naturaleza y no hay que procesarla antes de aprovecharla, y por lo tanto no cuesta nada. Pero no es as: el costo de construir una central hidroelctrica es, con relacin a una central termoelctrica, mucho mayor debido al costo de las inmensas obras civiles de la presa y los trabajos complementarios, el sistema de transporte de la energa elctrica hasta los centros de consumo requiere la construccin de complejos y costosos sistemas de transmisin en altas tensiones, etc. No obstante lo anterior, se construyen de continuo grandes centrales hidrulicas en todo el mundo porque, entre otros importantes motivos, el costo de generar en ellas energa elctrica, es a la larga en general menor que en centrales trmicas. La energa hidroelctrica se considera en cierto modo una energa renovable, o sea que no se agotar en el futuro como es el caso del petrleo, el gas y el carbn mineral, ya que el agua que fluye por los ros supuestamente lo har por muchos aos, si no se alteran las condiciones climticas y/o geolgicas de las cuencas donde se recogen dichas aguas.

COMO LA ENERGIA POTENCIAL DEL AGUA DEL CAMPO GRAVITATORIO DE LA TIERRA SE TRANSFORMA EN ENERGIA ELECTRICA

EXPLICACION:

Un peso P kilogramos cae a una altura de M metros hasta la turbina, a la que le entrega la energa PxH

Esa energa es transferida al generador electrico que la transforma en energa E equivalente.

EN EL IMPACTO DE UNA BALA SOBRE UNA PARED

El choque de dos cuerpos se llama absolutamente inelstico si despus de l ambos cuerpos se mueven como si fueran uno slo. el impacto de una bala SOBRE UNA PARED, en la cual se REBOTA. El choque inelstico se produce en los cuerpos que se encuentran procesos de distinto tipo (deformacin plstica, rozamiento, etc.) como resultado de los cuales la energa cintica del sistema se transforma parcialmente en energa interna del mismo Si dos cuerpos de masas m1 y m2 animados de movimiento de traslacin con las velocidades v1y v2 sufren un choque central, directo, absolutamente inelstico, despus de l estarn tambin animados de movimiento de traslacin con la velocidad

OBSERVACIN: En el caso de un choque absolutamente inelstico arbitrario que sea directo y central, esta frmula permite hallar la velocidad del centro de inercia de los cuerpos que se unen al chocar. Pero como resultado de esta colisin se puede producir tambin una rotacin del sistema alrededor de su centro de inercia.

EN UNA COCINA SOLAR

El Sol es nuestro proveedor natural de calor, y cualquier parte que reciba su influencia directa como consecuencia de ello aumenta su temperatura original.

El Sol es la mayor fuente de calor que conocemos, de la que nos estamos beneficiando desde el momento que nacemos hasta que morimos.

En el ncleo principal del sol se originan de forma ininterrumpida y como consecuencia de ciertas reacciones nucleares, continuos desprendimientos de calor que elevan la temperatura de la superficie solar, una parte importante del cual es emitido al exterior como radiaciones.

La emisin de calor, se produce pues, a travs del fenmeno fsico conocido como radiacin, que consiste en despedir cualquier tipo de energa en forma de ondas electromagnticas que se desplazan por el espacio en todas direcciones. As la Tierra recibe los efectos de las ondas trmicas emitidas por la fuente solar, cuando se encuentra en su camino.

Estas ondas electromagnticas en el caso del Sol, son los rayos solares.

EN UN AUTO A GASOLINA O GAS NATURAL

Transformaciones energticas en un vehculo con motor a combustible (nafta, gasoilo gas).

A continuacin se describe entonces el interesante y complejo juego de las diversas energas que se manifiestan en el uso de un automvil. Su lectura y comprensin ayuda de paso a manejar mejor estas tiles mquinas.1) Vehculo arrancando:

-El automvil est detenido. El conductor, sentado frente al volante, cierra el interruptor (llave)de arranque del motor, transformando as una pequea cantidad de la energa qumica de los alimentos que ha ingerido en los ltimos tiempos en energa mecnica muscular para mover la llave.

-As la energa qumica de la batera se transforma en energa elctrica que pasa a energa mecnica en el motor de arranque, el que a su vez hace rotar el motor del automvil.-Al girar, el motor aspira combustible y aire en una proporcin justa como para que el primero ardew totalmente a alta temperatura en el interior de las cmaras de combustin de sus cilindros, lo que ocurre gracias al encendido que brinda una chispa elctrica (u otro dispositivo) justo en el momento en que la presin de la compresin ejercida por los pistones es mxima. Al quemarse en presencia del oxgeno del aire, el pequeo volumen del combustible aspirado se transforma en una fraccin de segundo en un volumen de gases a alta temperatura y mucho mayor presin, la que ejerce as una gran fuerza sobre las caras de los pistones del motor. Esa presin, gracias a una combinacin ingeniosa de dos piezas llamadas biela y cigeal, se aplica en forma de torque o copla al eje del motor. Desde que el motor arranc la energa qumica del combustible se transforma en calor (energa trmica), la que a su vez se transforma en energa mecnica que aparece en el eje del motor.

-Ahora el conductor, a travs de la caja de cambios, aplica lentamente la energa del motor alas ruedas, las que por estar adheridas al suelo por el rozamiento, hacen que el vehculo comience a moverse por el principio de reaccin hacia adelante sobre el camino, que suponemos en una primera consideracin es horizontal.-La fuerza T de traccin que el motor aplica al vehculo, lo acelera (principio de masa de la mecnica clsica) hasta que alcanza la velocidad que el conductor desea y la potencia mxima del motor permite. En ese momento el conductor reduce la presin que su pie ejerce sobre el pedal acelerador, que controla la entrada de combustible al motor, causando de esa manera una reduccin de su potencia para mantener as una velocidad constante en vez de seguir acelerando. La potencia del motor durante la aceleracin va en gran parte incrementando la energa cintica (o sea de movimiento) del vehculo. En el punto b siguiente se aclara el significado de la palabra potencia.2) Vehculo a velocidad constante.

-La fuerza de traccin T que ahora el motor aplica a las ruedas, impulsa al vehculo a una velocidad constante -referida a la calle o carretera- que llamaremos velocidad de crucero. Ahora la potencia del motor, definida como la energa entregada en cada segundo de tiempo desde su eje hacia las ruedas de traccin, se emplea mayormente en vencer los diversos rozamientos que aparecen en todo movimiento fsico. La potencia se puede expresar en cualquiera de las tres unidades siguientes: la inglesa Horse Power (HP), casi equivalente a la francesa Caballo de Vapor (CV), o bien modernamente el KiloWatt (KW). Los rozamientos son los propios del vehculo (en la caja de cambio, en los cojinetes o rodamientos de los ejes de las ruedas, los neumticos que se deforman, etc.) mas la resistencia que el aire opone a su movimiento, resistencia que aumenta mucho con la velocidad, aproximadamente con el cuadrado de ella. A la resultante de esas fuerzas la llamamos R, y est aplicada al vehculo en sentido contrario al movimiento, es decir opuesta a T, y acta como un freno sobre el vehculo. Como lo establece el principio de inercia de la mecnica clsica, para que la velocidad pueda ser constante, la suma (vectorial) de esas fuerzas debe ser nula. Esto exige que la fuerza detraccin T que el motor aplica al vehculo hacia delante sea de valor igual a la fuerza resistente dirigida en sentido contrario al movimiento.

-En una pequea proporcin, la potencia del motor tambin se aplica en mover un pequeo generador para la produccin de energa elctrica, la que se usa para alimentar diversos equipos: el acondicionador de aire, las luces de los faros de posicin y de iluminacin interior, en equipos de sonido como radios, pasa casetes, bocina, etc., y tambin para cargar la batera elctrica. La carga de la batera permitir la operacin durante un corto tiempo de los elementos mencionados cuando el motor haya sido detenido y, sobre todo, poder arrancar el motor nuevamente.

3) Vehculo reduciendo su velocidad, o sea frenando.

-Cuando el conductor desacelera el motor -es decir, reduce su potencia disminuyendo la cantidad de combustible que le entra- la velocidad del vehculo disminuye porque la fuerza detraccin T se va haciendo menor que la fuerza R de las resistencias. La disminucin de velocidad es mayor an si el conductor aplica los frenos.

-De esta manera la energa cintica del vehculo, que es una funcin de la velocidad, va disminuyendo hasta que aqul se detiene, momento en que dicha energa es nula. Es importante preguntarse adnde fue la energa cintica del vehculo. El destino final de todas las energas puestas en juego en el proceso descripto, como en muchos otros que ocurren a nuestro alrededor aqu en la Tierra como en el resto del Cosmos, es el de transformarse en energa trmica (calor).