Taller (2)SCIE-111 (2020)

SCIE 111 –Taller Dos Energía Prof. Carmelo II Allende Martínez

SCIE 111 –Taller Dos Objetivos Al finalizar el taller, el/la estudiante: 1. Discutirá la importancia histórica de Galileo Galilei e Isaac Newton. 2. Definirá el concepto energía y sus transformaciones. 3. Comparará las formas de energía renovables posibles en Puerto Rico utilizando herramientas Tecnológicas de Información y Comunicación (TIC). 4. Utilizará ecuaciones matemáticas para calcular la relación entre masa, energía, trabajo y potencia. 5. Distinguirá la diferencia entre calor y temperatura, y sobre las distintas escalas (Kelvin, Fahrenheit, Celsius) utilizadas para medir la temperatura. 2

Trabajo Energía Física Introducción Potencia Fuerza Masa Conceptos de la física 3

Conceptos de la física TRABAJO Fuerza constante aplicada a un cuerpo que lo desplaza a lo largo de una determinada distancia. 4

Conceptos de la física 5 TRABAJO • Mientras se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce una transferencia de energía al mismo. • (Trabajo es energía en movimiento). • Si una fuerza constante no produce movimiento, no se realiza trabajo. • El trabajo se expresa en Joules (J). • W = fuerza (F) X distancia (d) • El trabajo mecánico puede ser: positivo, nulo o negativo.

Conceptos de la física TRABAJO MECANICO POSITIVO Se considera que se realiza un trabajo Si desplazamos una mesa en la misma dirección y mecánico positivo cuando la fuerza sentido del desplazamiento. aplicada coincide en dirección y sentido con el desplazamiento del cuerpo. 6

Conceptos de la física TRABAJO MECANICO NULO No se realiza trabajo mecánico cuando Cuando elevas una bandeja a una cierta altura y te la dirección de la fuerza aplicada es mueves hacia adelante, la fuerza la realizas en perpendicular a la dirección en que dirección vertical y el movimiento es en dirección ocurre el movimiento del cuerpo. horizontal. 7

Conceptos de la física TRABAJO MECANICO NEGATIVO Cuando la fuerza aplicada al cuerpo actúa en forma contraria al movimiento del mismo. Tanto la fuerza como el desplazamiento se realizan en dirección horizontal, pero en sentido contrario. 8

Conceptos de la física POTENCIA Magnitud escalar que te permite conocer la velocidad con la cual se realiza un trabajo. 9

Conceptos de la física La fórmula que te permite calcular la potencia que desarrolla un cuerpo POTENCIA es: • En ciertas situaciones ,es importante Donde: saber no sólo si existe la cantidad de • P = potencia medida en Watt se simboliza W. energía necesaria para llevar a cabo • W = trabajo mecánico medido en J. un trabajo mecánico, sino también • t = tiempo medido en s. cuánto tiempo se necesitará. 10

Conceptos de la física ENERGIA Capacidad de realizar un trabajo. 11

Conceptos de la física ENERGIA • La energía se expresa en joules (J). • La energía que posee un cuerpo es lo que permite poder realizar un trabajo. • La energía puede materializarse en masa y la masa transformarse en energía en ciertos procesos físicos. 12

Conceptos de la física FUERZA Cualquier acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento de un cuerpo. 13

Conceptos de la física FUERZA • Puede asociarse a la velocidad de un cambio de energía dentro de un sistema. • Se puede indicar que la potencia es la fuerza, el poder o la capacidad para conseguir algo. • La fuerza se expresa en watts (W). SI • Caballos de fuerza – Sistema Ingles • F = trabajo (j) / tiempo (t) 14

Conceptos de la física MASA Cantidad de materia que posee un cuerpo. 15

Conceptos de la física MASA • La masa se expresa en kilogramos (Kg). SI • Es una propiedad de los cuerpos y no depende de ninguna otra magnitud. • No varía al cambiar de lugar. • Masa NO ES peso. Peso es una fuerza que depende de la atracción gravitacional. 16

Conceptos de la física PESO Fuerza con que la tierra atrae a los cuerpos cercanos a su superficie. 17

Conceptos de la física 18 PESO • El peso se expresa en Newton (N). SI • P=m*g • P = peso medido en N. • m = masa medida en Kg. • g = aceleración de la gravedad medida en m/s2. • La aceleración de la gravedad (g) es la misma para todos los objetos que caen por acción de la atracción gravitacional, sea cual sea su tamaño o su composición. • Se toma como valor aproximado en la Tierra de g = 9,8 m/s2 .

GalileoGalilei /IsaacNewton

Galileo Galilei • Aportaciones vitales para el desarrollo de la física, astronomía y las ciencias en general; ya que incluso éste es considerado el padre de la ciencia. • Aportó a la teoría copernicana (los planetas giran alrededor del sol). • Estudio la primera ley del movimiento de Newton. • Comprendió que los cuerpos pueden acelerar a un mismo ritmo sin importar cuál sea su masa o tamaño; de manera que el movimiento sólo se trataba de la rapidez y dirección de un cuerpo. 20

Galileo Galilei • Innovó demostrando que la fuerza causaba aceleración y no velocidad como decía en la antigüedad Aristóteles. • Comprendió que la fuerza de gravedad es una fuerza constante y que ésta produce un efecto de aceleración constante en los cuerpos que caen hacia el suelo. • Según Galileo, el movimiento se producía gracias a la aplicación de una “fuerza” y que si ésta no formaba parte del sistema, el cuerpo estaría en “reposo”. • Concluyó que los objetos son capaces de resistir cambios en su movimiento, por lo tanto descubrió la “inercia”. 21

Isaac Newton • Se le considera el padre de la física clásica. • Creador de las leyes de la dinámica. • Ley de la inercia. • Ley de masa (fundamental de la dinámica). • Ley de acción y reacción. 22

Isaac Newton - Las Leyes del Movimiento Primera Ley de Newton - Ley de Inercia Establece que en un cuerpo permanecerá en un estado de reposo (velocidad cero) o de movimiento rectilíneo a velocidad constante, siempre y cuando una fuerza externa neta no actúe sobre él. 23

Isaac Newton - Las Leyes del Movimiento Segunda Ley de Newton - Ley de Masa Establece que cuando sobre un cuerpo se aplica una fuerza, este adquiere una aceleración cuyo valor es directamente proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a la masa del cuerpo. 24

Isaac Newton - Las Leyes del Movimiento Segunda Ley de Newton - Ley de Masa • La fórmula que te permite calcular la aceleración sabiendo la fuerza que se aplica y la masa que posee el cuerpo es: Donde : • a = aceleración medida en m/s2 • F = fuerza medida en N. • m = masa medida en kg. 25

Isaac Newton - Las Leyes del Movimiento Tercera Ley de Newton - Ley de Acción Reacción Fuerza reacción Fuerza acción Afirma que si un cuerpo A ejerce una fuerza ( llamada acción) sobre otro B, éste último B ejerce otra fuerza (llamada reacción) de igual magnitud (valor) y dirección, pero de sentido contrario sobre el primero A. 26

ENERGIA 2 7

Conceptos de la física ENERGIA La capacidad que posee una persona, o un objeto, para ejercer fuerza y realizar cualquier trabajo. 28

Formas de Energía • La energía puede manifestarse de varias formas. • Energía potencial gravitatoria • Energía cinética • Energía mecánica 29

Energía potencial • Es la energía contenida en un cuerpo. 30

Energía cinética • Es la energía que se encuentra asociada con el movimiento. • Todos los cuerpos que se mueven poseen energía cinética. 31

Energía Mecánica Es la capacidad que tiene un cuerpo o conjunto de cuerpos de realizar movimiento, debido a su energía potencial o cinética. • Por ejemplo: La energía que poseemos para correr en bicicleta (energía potencial) y hacer cierto recorrido (energía mecánica); o el agua de una cascada (energía potencial), que al caer hacer mover las aspas de una turbina (energía mecánica). 32

Energía Química Es la producida por reacciones químicas que desprenden calor o que por su violencia pueden desarrollar algún trabajo o movimiento. • Los alimentos son un ejemplo de energía química ya que al ser procesados por el organismo nos ofrecen calor (calorías) o son fuentes de energía natural (proteínas y vitaminas) . Los combustibles al ser quemados producen reacciones químicas violentas que producen trabajo o movimiento. 33

Energía Eléctrica Esta es la energía más conocida y utilizada por todos. Se produce por la atracción y repulsión de los campos magnéticos de los átomos de los cuerpos. • La utilizamos diariamente en nuestros hogares. Observamos como se transforma en energía calórica en el horno o la plancha; en energía luminosa en el bombillo y energía mecánica en los motores. 34

Principio de Conservación de la energía Expresa que \"la energía no se crea ni se destruye, se transforma\". La energía puede transformarse de una forma a otra, pero la cantidad total de energía siempre permanece constante. 35

CALORY TEMPERATURA

Calor y Temperatura • Todos sabemos que cuando calentamos un objeto su temperatura aumenta. • A menudo pensamos que calor y temperatura son lo mismo. Sin embargo, este no es el caso. • El calor y la temperatura están relacionadas entre sí, pero son conceptos diferentes. 37

Calor • El calor es la energía total del movimiento molecular en una sustancia, mientras temperatura es una medida de la energía molecular media. • El calor depende de la velocidad de las partículas, su número, su tamaño y su tipo. 38

Calor • Físicamente, el calor es la transferencia de energía entre dos cuerpos por acción del desequilibrio térmico entre ellos. • Aunque se entiende como una forma de energía, estrictamente hablando se diferencia entre la Energía Interna de un cuerpo (Energía Térmica debida al movimiento de las moléculas del cuerpo) y el Calor que transmite un cuerpo a otro (La transferencia de energía que ocurre al ponerlos en contacto) 39

Calor • Tradicionalmente la cantidad de calor se mide en kilocalorías que es la cantidad de calor que hay que suministrar a un Kilogramo de agua para elevar su temperatura un grado centígrado. • De aquí se desprende el concepto de Calor Especifico de una sustancia, que se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura 1 mol de dicha sustancia un grado. • Evidentemente 1 Caloría-Kilogramo = 1000 Calorías-gramo • Como el calor es una forma de energía, su unidad del Sistema Internacional es el julio. • 1 Caloría = 4,18 Julios 40

Transferencia de Calor 41

Temperatura • La temperatura es una magnitud física descriptiva de un sistema que caracteriza la transferencia de energía térmica, o calor, entre ese sistema y otros. • La temperatura no depende del tamaño, del número o del tipo. • Por ejemplo, la temperatura de un vaso pequeño de agua puede ser la misma que la temperatura de un cubo de agua, pero el cubo tiene más calor porque tiene más agua y por lo tanto más energía térmica total. 42

Escalas para Medir Temperatura kelvin • El kelvin (unidad del SI) es la unidad de temperatura creada por Lord Kelvin sobre la base de la escala Celsius, estableciendo el punto cero en el cero absoluto (-273.15 °C) y conservando la misma dimensión para los grados. • La escala Celsius se define hoy en día en función del kelvin, siendo 0 ºC equivalentes a 273.15 K. 43

Escalas para Medir Temperatura Celsius • El grado Celsius representado como °C, es la unidad creada por Anders Celsius para su escala de temperatura. Es una de las unidades incluidas en el Sistema Internacional de Unidades y la más utilizada internacionalmente. • Se define asignando el valor 0 a la temperatura de congelación y el valor 100 a la de temperatura de ebullición del agua, ambas medidas a una atmósfera de presión, y dividiendo la escala resultante en 100 partes iguales, cada una de ellas definida como 1 grado Celsius. • Temp. (°C) = Temp. (K) – 273.15 44

Escalas para Medir Temperatura Fahrenheit • El grado Fahrenheit es la unidad de temperatura propuesta por Gabriel Fahrenheit en 1724, cuya escala fija el cero y el cien en las temperaturas de congelación y evaporación del cloruro amoniaco en agua. • El método de definición es similar al utilizado para la escala Celsius, aunque esta se define con la congelación y evaporación del agua. • En la escala Fahrenheit, el punto de fusión del agua es de 32 grados, y el de ebullición es de 212 grados. 45

Escalas para Medir Temperatura 46

Calor & Temperatura Resumen • El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si añadimos calor, la temperatura aumenta. • Si quitamos calor, la temperatura disminuye. • Las temperaturas más altas tienen lugar cuando las moléculas se están moviendo, vibrando y rotando con mayor energía. • La temperatura no es energía sino una medida de ella sin embargo, el calor sí es energía. 47



Referencias • Allier, C. R. A., & Castillo, A. S. R. (2011). Química general. Retrieved from https://ebookcentral.proquest.com. • Gutiérrez, A. C. (2015). Física II (3a. ed.). Retrieved from https://ebookcentral.proquest.com • Tippens, P. E. (2011). Física: conceptos y aplicaciones (7a. ed.). Retrieved from https://ebookcentral.proquest.com 49