Física

Ley de la conservación de la energía

La ley de la conservación de la energía propone que la energía total en constante funcionamiento y aislada, es decir, sin interacción con otro elemento o sistema, permanece con el tiempo, lo cual significa que no puede agotarse, sin embargo, puede cambiar de un estado a otro, convirtiéndose en otro tipo de electricidad.

¿Qué es la ley de la conservación de la energía?

La ley de la conservación de la energía es una de las leyes fundamentales de la física. Esta, que es en realidad el primer principio de la termodinámica, indica que no hay nada capaz de generar energía y del mismo modo tampoco hay nada que pueda hacer desaparecer a la misma.

En qué consiste la ley de la conservación de la energía

Como su nombre dice, la ley de la conservación de la energía propone que la energía total está encargada de preservar la existencia de energía, a su vez, determina unos parámetros que explican por qué la energía se conserva, de qué manera se conserva y la utilidad y duración de esta, llegando de esta manera a la conclusión que anteriormente fue expuesta, la energía no se genera, ni desaparece, solo está allí, esperando a ser cambiada por algún otro factor que la altere.

Historia

Fue descubierta a mediados del siglo XIX por Mayer, Joule, Helmholtz, entre otros conocedores de la época, la conservación de la energía parte de los principios básicos de la conservación de la materia que propuso Descartes, ya que este es una de las bases de Mayer, Joule, Helmholtz para lograr desarrollar dicha ley, para Engels, el descubrimiento de esta ley fue propicio para el ser humano, aunado a ello, citando sus palabras “la unidad de todo el movimiento en la naturaleza ahora ya no es una afirmación filosófica, sino un hecho científico-natural”.

Quién la propuso

Enunciado de la ley de la conservación de la energía

No existe, ni existirá nada capaz de generar energía, ni nada capaz de hacer desaparecer a la misma.

Explicación, formula y aplicación de la ley de la conservación de la energía

La fórmula principal de la ley de la conservación de la energía es la siguiente:

Em = Ep + Ek

No obstante, esta fórmula varía según lo que se quiera investigar o el problema que se formule, por ejemplo.

Si una pelota de goma de 3 kilogramos es lanzada desde una superficie inclinada de la altura principal de 12 metros, en este ejercicio, se espera que se determine ¿Con qué velocidad llego la masa al punto 3?

Por lo tanto, tenemos la siguiente información:

M = 3 kg.

H1 = 12 metros. (Siendo esta la altura principal)

Por lo cual, iniciamos a calcular la energía de la masa a través de su transcurso desde el inicio de la colina, hasta llegar al final de esta, en el punto número uno la pelota posee una velocidad de cero, por lo cual su energía cinética es de 0, tampoco está siendo impulsada por ningún elástico o resorte, lo que quiere decir que tampoco cuenta con una energía elástica que modifique su velocidad. Esto quiere decir que la pelota para girar en la colina y llegar al final de la misma tendrá que impulsarse por la energía potencia gravitacional (Epg).

En el descenso de la masa (pelota) por la colina, su velocidad aumenta, por lo cual su energía ya no es simplemente proporcionada por la potencia de la gravedad, así que a la mitad del camino de la colina, en el que vendría siendo el punto o el eje 2, la pelota no solo cuenta con la energía potencial gravitacional, sino que a causa de la fricción se le fue sumada a esta la energía cinética, esto quiere decir que para el punto dos la energía conservada fue mutada, lo que quedaría en la fórmula de esta manera (Epg + Ek)

Mientras más inclinada la colina, más velocidad se le proporciona a la masa, sin embargo, al llegar al punto 3, el cual sería la base de la colina, la velocidad disminuye y la gravedad ya no ayuda a la aceleración, así que a este punto con la única energía con la que cuenta la masa es la energía cinética (Ek) que aún conserva de su trascurso por la colina y se desea determinar la velocidad con la que llego dicha masa al eje 3.

Para lo que tenemos otra fórmula, la energía cinética del eje 3 vendría siendo igual a la energía potencial gravitacional del eje 1, ya que para este punto se ha detenido la fricción, lo que quiere decir que la masa ha vuelto de una forma relativa a su estado natural; la energía cinética en el eje 3 es igual a un medio de la masa por la velocidad de 3 al cuadrado, lo que es igual a la energía potencial gravitacional de la masa en h1, que sería la altura principal.

De esta manera, las masas se cancelan, el dos que está dividiendo en el ½ pasa a multiplicar al otro lado de la igualdad, por lo tanto nos queda que la velocidad del eje 32 es igual a 2gh1.

Dejando de esta manera que la velocidad del eje 3 es √2gh1, lo que nos da como resultado que la velocidad con la que llega la masa al eje 3 es de 15, 34 m/s aproximadamente.

La fórmula completa quedaría de la siguiente manera:

Ek3 = Epg1

½ mV32 = mgh1

V32 = 2gh1

V32 = √2gh1

V32 = 15.34 m/s

Importancia de la ley de la conservación de la energía

La importancia de la ley de la conservación de la energía radica en su valor evolutivo, además de ser considerado uno de los principios básicos de las leyes de conservación, dio un paso bastante largo para la humanidad, ya que gracias a este no solo se emprendió la técnica de conservar la energía, sino que se explicó de una forma no tan compleja como esta se conservaba y la función que tenía conservarla, lo cual en la actualidad ha ayudado mucho al área de ingeniería mecánica.

Escrito por Grecia Calderón
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