ENERGÍA

⚡ ENERGÍA Concepto Tipos Mecánica Cinética Potencial Elástica Transformación Problemas Ejercicios Evaluación

Física · 5.º de Secundaria

La Energía

Guía interactiva con simuladores, ejemplos reales y una evaluación final que otorga certificado de aprobación.

🏫 Unidad Educativa Omasuyos 👨‍🏫 Prof. Edwin Quisbert Gutiérrez

DEMOSTRACIÓN EN VIVO — CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

● Potencial● Cinética

01 · Fundamento

¿Qué es la energía?

La energía es la capacidad que posee un cuerpo o un sistema para producir cambios, generar movimiento o realizar trabajo. No es una sustancia que se pueda tocar, sino una propiedad que los cuerpos poseen y que se transfiere de un sistema a otro cuando ocurre una interacción.

Una idea central de la física es que la energía no se crea ni se destruye: solo se transforma de una forma a otra. En un sistema aislado —sin fuerzas externas como el rozamiento— la energía total permanece siempre constante.

💡 En la vida real

Panel solarConvierte energía luminosa en energía eléctrica.

Represa hidroeléctricaTransforma energía potencial del agua en energía eléctrica.

Cuerpo humanoConvierte energía química de los alimentos en energía mecánica.

Unidad en el Sistema Internacional: Joule (J). También se usan kJ, cal, kcal, Wh y kWh según el contexto.

02 · Clasificación

Tipos de energía

La energía se manifiesta de muchas formas. Todas comparten la misma unidad y todas pueden transformarse entre sí.

03 · Energía mecánica

Energía mecánica

La energía mecánica es la que posee un cuerpo debido a su movimiento y a su posición. Es la suma de la energía cinética y la energía potencial, y en ausencia de rozamiento se mantiene constante mientras el cuerpo se mueve.

E_m = E_c + E_p

Energía mecánica = Energía cinética + Energía potencial

Ejemplo clásico: una pelota en lo alto de una pendiente posee sobre todo energía potencial; a medida que desciende, esa energía se convierte progresivamente en energía cinética, y la suma de ambas no cambia.

04 · Energía cinética

Energía cinética

Es la energía que posee un cuerpo debido a su movimiento. Depende de la masa del cuerpo y, sobre todo, de su velocidad: como la velocidad está elevada al cuadrado, si esta se duplica, la energía cinética se cuadruplica.

E_c = ½ · m · v²

E꜀ en joules (J) · m en kilogramos (kg) · v en metros por segundo (m/s)

💡 En la vida real

Automóvil en carreteraA mayor velocidad, muchísima más energía para frenar.

Balón de fútbol pateadoSu energía cinética depende de la fuerza del disparo.

Viento (turbina eólica)El aire en movimiento mueve las aspas del aerogenerador.

Masa (m) 40 kg

Velocidad (v) 5 m/s

Mueve las barras y observa cómo cambia la energía cinética en tiempo real.

500

joules (J)

05 · Energía potencial gravitatoria

Energía potencial gravitatoria

Es la energía que posee un cuerpo debido a su posición o altura respecto de un nivel de referencia, generalmente el suelo. Cuanto más alto está un cuerpo, más energía potencial almacena.

E_p = m · g · h

g = 9,8 m/s² (valor fijo en esta página) · m en kg · h en metros

💡 En la vida real

Agua embalsada en una represaAntes de caer sobre la turbina, almacena energía potencial.

Ascensor en el último pisoPosee más energía potencial que en planta baja.

Fruta en la rama de un árbolAl caer, transforma esa energía en movimiento.

Masa (m) 8 kg

Altura (h) 1.5 m

g está fijo en 9,8 m/s² para todos los cálculos de esta página.

117.6

joules (J)

06 · Energía potencial elástica

Energía potencial elástica

Es la energía almacenada en un cuerpo elástico —como un resorte, una liga o un arco— cuando este se estira o se comprime respecto de su posición natural.

E_e = ½ · k · x²

k = constante elástica (N/m) · x = deformación, siempre en metros

💡 En la vida real

Arco y flechaAl tensar la cuerda se almacena energía que luego impulsa la flecha.

TrampolínSe deforma al recibir el peso y devuelve esa energía al saltador.

Amortiguadores de un autoAbsorben y liberan energía para suavizar el movimiento.

Constante k 400 N/m

Deformación x 0.20 m

Observa el resorte comprimirse a medida que aumenta x.

8.0

joules (J)

07 · Transformación de la energía

Transformación: caída libre

Cuando un objeto cae desde una altura, su energía potencial disminuye mientras su energía cinética aumenta en la misma proporción. Si no hay rozamiento, la energía mecánica total se mantiene constante durante todo el trayecto.

Altura inicial (h₀) 6 m

Energía mecánica total: 58.8 J (constante durante toda la caída).

PE 58.8 JKE 0 J

08 · Problemas resueltos

Ejemplos paso a paso

Ejemplo 1 — Energía cinética

Un automóvil de 1000 kg se desplaza a 20 m/s. ¿Cuál es su energía cinética?

Datos: m = 1000 kg  ·  v = 20 m/s
Fórmula: E꜀ = ½ m v²
Sustitución: E꜀ = ½ (1000)(20)² = 500(400)

✔ E꜀ = 200 000 J = 200 kJ

Ejemplo 2 — Energía potencial

Una mochila de 8 kg está sobre una mesa de 1,5 m de altura. Use g = 9,8 m/s².

Datos: m = 8 kg  ·  h = 1,5 m  ·  g = 9,8 m/s²
Fórmula: Ep = m g h
Sustitución: Ep = (8)(9,8)(1,5)

✔ Ep = 117,6 J

Ejemplo 3 — Energía elástica

Un resorte de k = 400 N/m se comprime 0,20 m. Determine la energía almacenada.

Datos: k = 400 N/m  ·  x = 0,20 m
Fórmula: Ee = ½ k x²
Sustitución: Ee = ½ (400)(0,20)² = 200(0,04)

✔ Ee = 8 J

Problema combinado — Caída libre

Una pelota de 2 kg está a 5 m de altura y cae libremente (g = 10 m/s²). Halle Ep inicial, Ec antes de tocar el suelo y la velocidad final.

a) Ep inicial: Ep = (2)(10)(5) = 100 J
b) Como Em se conserva: Ec en el suelo = Em = 100 J
c) De Ec = ½mv²: 100 = ½(2)v² → v² = 100 → v = 10 m/s

✔ Ep = 100 J · Ec = 100 J · v = 10 m/s

Aplicación — Fútbol en la Unidad Educativa Omasuyos

Un jugador patea un balón de 0,45 kg con una velocidad de 20 m/s. Determine su energía cinética.

Fórmula: E꜀ = ½ m v²
Sustitución: E꜀ = ½ (0,45)(20)² = 0,225(400)

✔ E꜀ = 90 J

09 · Practica tú mismo

Ejercicios propuestos

Resuelve cada ejercicio y escribe tu respuesta en joules (solo el número). Pulsa «Comprobar».

10 · Evaluación final

Evaluación interactiva

Responde las 12 preguntas. Con 70% o más de aciertos podrás generar tu certificado de aprobación.

0%

Ingresa tu nombre completo tal como debe aparecer en el certificado:

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