Conceptos básicos de la energía

La energía recibe diferentes nombres, dependiendo de las fuentes o sistemas de los que se obtiene. Por ejemplo, un cuerpo o sistema se puede describir de acuerdo a la energía asociada a su posición, su velocidad o a ambas, como veremos a continuación.



La energía se manifiesta de diversas maneras, según los cambios que provoca o puede provocar:

Energía cinética

Es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo en virtud de su movimiento. Todo cuerpo que se mueve posee energía cinética. Por ejemplo: un ciclista que viaja por la calle, el viento, el agua de un río o las olas del mar. La energía cinética siempre tiene un valor positivo, ya que no depende de la dirección del movimiento.

Cuando una bolita de cristal choca con otra que se encuentra detenida, ejerce una fuerza que le permite realizar un trabajo sobre esta última. A medida que la velocidad con que la primera bolita impacte a la segunda sea mayor, entonces, también será mayor el movimiento que pueda realizar.
La energía cinética de un cuerpo cuya masa es m y su velocidad es v, se modela de la siguiente manera:

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Energía potencial

Es aquella que se asocia a la posición de un cuerpo. Por ejemplo, si levantamos un libro hasta determinada altura, acumulamos energía potencial que se puede liberar una vez que lo dejemos caer; o si almacenamos agua, como en una central hidroeléctrica, el agua contenida a determinada altura respecto del nivel del mar, puede producir energía eléctrica a partir de la energía potencial que esta posee.

Existen dos formas de energía potencial:

Energía potencial gravitatoria, que corresponde a la que tienen todos los cuerpos situados a determinada altura respecto de un punto de referencia, como la superficie de la Tierra.

Energía potencial elástica, que corresponde a la energía que pueden acumular todos aquellos materiales que poseen propiedades elásticas, como un resorte, una varilla flexionada e incluso un gas comprimido.

Muchas formas de energía se explican a partir de la energía cinética y potencial. Por ejemplo, la energía química que entrega el combustible como el petróleo o el gas natural, corresponde a una forma de energía potencial, dado que los enlaces entre las moléculas de dichas sustancias almacenan energía (como pequeños resortes que se encuentran comprimidos).

La energía eléctrica que suministra una pila o una batería, también es una forma de energía potencial química, dado que al ser activada se libera dicha energía como un flujo de electrones (corriente eléctrica).

Pese a que gran parte de la energía se explica en función de las energías cinética y potencial, también existen las siguientes formas energía:

Energía térmica: corresponde a la energía que posee internamente una sustancia y se manifiesta mediante el calor. Depende del movimiento de sus partículas (energía cinética molecular).

Energía lumínica: corresponde a la asociada a la radiación electromagnética, como la luz, las ondas de radio y las microondas, entre otras.

Energía sonora: es aquella que es transportada por las ondas de sonido.

Energía mecánica: es difícil que un cuerpo presente una sola forma de energía. Por ejemplo, un auto que sube por una cuesta presenta simultáneamente energía cinética, debido a su movimiento, y energía potencial gravitatoria, ya que su altura respecto del suelo aumenta. Para dar cuenta de la energía total de un cuerpo o de un sistema se utiliza el concepto de energía mecánica.