Principio de conservación de la energía

El principio de conservación de la energía es una ley fundamental de la física que establece que:

La energía no se crea ni se destruye; solo se transforma de una forma a otra.

Esto significa que la cantidad total de energía en un sistema cerrado permanece constante, aunque la energía pueda cambiar de forma, por ejemplo de energía cinética a energía potencial o de energía química a energía térmica.

• Sistema cerrado: No intercambia energía ni materia con el entorno.

• Sistema abierto: Puede intercambiar energía con el entorno.

En otras palabras, si medimos toda la energía de un sistema antes y después de un proceso, la suma siempre será la misma, aunque cambie de forma.

Ver el siguiente video

Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=7-BMIzY_k7g

Tipos de energía

Energía cinética (EC):

• • Energía que tiene un cuerpo debido a su movimiento.

  • Fórmula: Ec=12mv2E_c = \frac{1}{2} mv^2 E c ​= 2 1 ​m v 2

    • $m$ = masa (kg)

    • $v$ = velocidad (m/s)

  • Ejemplo: Una pelota rodando cuesta abajo.

Energía potencial (EP):

• • Energía que tiene un cuerpo debido a su posición o altura.

  • Fórmula: Ep=mghE_p = mgh E p ​= m g h

    • $m$ = masa (kg)

    • $g$ = gravedad (9.8 m/s²)

    • $h$ = altura (m)

  • Ejemplo: Una piedra en la cima de una colina.

Energía térmica (ET):

• • Energía que tiene un cuerpo debido al movimiento de sus partículas.

  • Ejemplo: Agua caliente, fuego, calor del sol.

Energía química:

• • Energía almacenada en enlaces químicos de las sustancias.

  • Ejemplo: Combustible, alimentos.

Energía eléctrica, nuclear, sonora, lumínica, etc.

• • Todas son formas de energía que pueden transformarse unas en otras.

Transformaciones de energía

La energía puede cambiar de forma pero la cantidad total no cambia:

• Energía potencial → energía cinética → energía térmica

• Energía química (combustible) → energía térmica → energía mecánica

• Energía eléctrica → energía luminosa → energía térmica

Ejemplo sencillo:
Un péndulo que se mueve:

1. En el punto más alto, tiene máxima energía potencial y cero cinética.

2. Al bajar, la energía potencial se transforma en energía cinética.

3. Al llegar al punto más bajo, la energía cinética es máxima y la potencial es mínima.

4. Si no hay fricción, el total de energía permanece constante.

Fórmula general

Total = Ec + Ep + Eo

En un sistema cerrado:

Einicial = Efinal

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Ejemplos prácticos

Resorte y pelota:

• • Una pelota comprimida en un resorte tiene energía potencial elástica.

  • Al soltarse, se convierte en energía cinética mientras la pelota se mueve.

  • La suma de la energía sigue siendo la misma si no hay fricción.

Electricidad:

• • Una lámpara convierte energía eléctrica en energía luminosa y energía térmica.

  • La energía total consumida por la lámpara = energía luminosa + energía térmica.

Ciclo de un péndulo con fricción:

• • Parte de la energía cinética se transforma en energía térmica por la fricción.

  • La energía total del sistema (incluyendo el calor generado) sigue conservándose.