Física Básica: Energía, Trabajo y Potencia Explicados
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Conceptos Fundamentales de la Física: Energía, Trabajo y Potencia
Energía
Energía: Capacidad de un sistema para producir trabajo.
La energía de un sistema puede liberarse y transformarse en otros tipos de energía.
Trabajo
Trabajo: Es la forma en que la energía se manifiesta con consecuencias útiles. Se produce al aplicar una fuerza que provoca un desplazamiento; en caso de no producirse desplazamiento, tiene lugar una deformación del cuerpo.
La fórmula para calcular el trabajo es:
Trabajo = Fuerza x desplazamiento
O, en su forma simbólica:
W = F · d
Unidad de Medida: El Julio (J)
El Sistema Internacional de Unidades (SI) define el Julio como la unidad de medida para la energía y el trabajo.
Julio: Unidad del Sistema Internacional de Unidades para la energía, el trabajo y el calor. Se define como el trabajo realizado por una fuerza de 1 Newton al producir un desplazamiento de 1 metro.
El símbolo que representa al Julio es la letra J.
Transformaciones Energéticas
En cualquier proceso físico o químico, se producen transformaciones en las que la energía de un sistema puede transformarse en trabajo u otro tipo de energía, o bien un trabajo realizado sobre el sistema puede transformarse en energía del mismo.
Por ejemplo, en los aerogeneradores, la energía del viento hace girar las palas, produciendo un trabajo. Este trabajo, por medio de un generador, se transformará en energía eléctrica.
La Importancia de la Potencia
En cualquier aplicación práctica, es muy importante conocer la rapidez con que se puede transmitir un trabajo o una energía. Es decir, por mucha energía que seamos capaces de obtener de un sistema, esa transformación no será útil si la velocidad con la que la energía es aportada al sistema no es suficiente para cubrir nuestras necesidades.
Para ello, se define la magnitud potencia.
Potencia
Potencia: Es el trabajo realizado durante la unidad de tiempo, es decir, la energía desarrollada por unidad de tiempo.
Despejando de la ecuación anterior, si conocemos la potencia de una máquina y el tiempo que ha estado en funcionamiento, se puede calcular la energía que ha producido y el trabajo que ha desarrollado.
Unidad de Medida: El Vatio (W)
Como ya se mencionó al definir el concepto de energía, siempre que se introduce una nueva magnitud, es necesario definir la unidad del Sistema Internacional que se utilizará para su medida.
En este caso, la unidad de potencia es el vatio.
El nombre de esta unidad es un homenaje a James Watt, matemático e ingeniero escocés que logró evolucionar la máquina de vapor hasta convertirla en la base de la Revolución Industrial.
Vatio: Unidad de medida de potencia en el Sistema Internacional, se representa por medio de la letra W.
Un vatio se define como la potencia desarrollada por un sistema que libera una energía de un Julio en un tiempo de un segundo.
Muy frecuentemente, cuando nos referimos a sistemas mecánicos o a motores térmicos, se emplea como unidad de potencia el caballo de vapor (CV). Un CV equivale a 736 W.