Energía - Fuerza - Trabajo

Carrera de autos

Movimiento generado por la fuerza del aire

Energía que se transforma

Objetivo: Demostrar : 
                a) La interconvertibilidad (transformación) de la energía.  
                b) El principio de acción y reacción.

Materiales:

• Cinta métrica.

• Cinta adhesiva.

• Tijeras

• Globo.

• Sorbete de plástico

• Carrito de juguete. (Puede ser un carrito construido con material reciclable)

Instrucciones:

1.     Con la cinta adhesiva fija la cinta métrica  sobre una mesa o sobre el piso, para medir la distancia que recorre el carrito.

2.      Para el tubo de escape, introduce un sorbete de unos 10 cm dentro el globo por aproximadamente una pulgada. Usa la cinta adhesiva para sellarlos y asegúrate que no se escape mucho aire. 

3.      Monta el tubo de escape en la parte de atrás del chasis. Asegúrate que la parte donde el sorbete y el globo se juntan esté una pulgada dentro el chasis. Se recomienda que lo pegues en este lugar con la cinta adhesiva.

4.      Infla el globo  a través del sorbete y  ajusta evitar que escape el aire.

5.      Con el globo cerrado,  coloca el carrito sobre la línea de salida y libera el sorbete.

6.    Registra la distancia que recorre el carrito 

7.    Repite dos veces  los pasos 3, 4 y 5 y elabora un gráfico de barras.

Piensa y responde

·         ¿Qué clase energía tenía el carrito cuando estaba en la línea de salida y durante  la carrera?

·         ¿Cómo perdió energía el carrito a lo largo de su recorrido?

·         ¿La distancia recorrida  es siempre la misma? ¿Por qué?

Hazlo a tu manera

·        ¿Cómo podrías  modificar el experimento para hacer que el carrito vaya más de prisa (mayor velocidad) o para que recorra mayor distancia?

·        Crea una competencia con un grupo de amigos.  Primero decide si el ganador será el carro más rápido o el que viaje la distancia más larga. 

Explicación:

¿Qué es la energía? 

La energía se define como la capacidad de realizar trabajo, de producir movimiento, de generar cambio. Es inherente a todos los sistemas físicos, y la vida en todas sus formas, se basa en la conversión, uso, almacenamiento y transferencia de energía.

Clases de energía:

Energía cinética:   Energía que tiene un objeto que está en movimiento.

Energía potencial: Energía almacenada.

Puede presentarse como energía potencial (energía almacenada) o como energía cinética (energía en acción/movimiento), siendo estas dos formas interconvertíbles, es decir, la energía potencial liberada se convierte en energía cinética, y ésta cuando se acumula se transforma en energía potencial. La energía no puede ser creada ni destruida, sólo transformada de una forma en otra (Primera Ley de la Termodinámica).

La Energía se encuentra en constante transformación, pasando de una forma a otra (interconvertibilidad) . La energía potencial (Carrito parado en la línea de salida) se transforma en energía cinética (carrito en movimiento)  y ésta puede convertirse en energía calorífica (por la fricción en el suelo o la mesa). Por tanto la energía no se crea ni se destruye, se convierte de una forma en otra. (Principio de conservación)

Según su origen puede ser:

• Energía química: es la contenida en los compuestos químicos y que a través de distintos procesos, susceptible de ser liberada.
• Energía nuclear: contenida en los núcleos atómicos y liberada a través de los procesos de fisión y fusión nuclear. Es también llamada energía atómica.
• Energía eléctrica: es la que se manifiesta como resultado del flujo de electrones a lo largo de un conductor.
• Energía mecánica: es la producida por la materia en movimiento.
• Energía radiante: está contenida en los distintos tipos de radiación electromagnética.

Estas formas son interconvertibles, y son ejemplo de ello la conversión de:

• Energía nuclear en energía eléctrica, producida en las centrales nucleares.
• Energía química en energía mecánica, producida en motores de combustión.
• Energía eléctrica en energía radiante (luz y calor), producida en las lámparas.

La vida, en todas sus formas, es completamente dependiente de la energía. En todos los procesos vitales está involucrada la energía. Los vegetales consumen energía solar (energía radiante) para poder, a través del proceso fotosintético, elaborar sustancias energéticas (hidratos de carbono) que les permiten disponer de la energía química necesaria para desarrollar sus funciones vitales. Los organismos animales se nutren energeticamente, en forma directa (herbívoros) o indirecta (carnívoros) de los vegetales es decir de la energía solar.

Los niños pueden comprobar la transformación de energía potencial en energía cinética, construyendo un coche propulsado con el aire que sale al desinflarse un globo. En el carrito, las paredes del globo empujan al aire de su interior, que acaba saliendo y el aire empuja al globo en sentido contrario. Como el globo está unido al coche, éste acaba moviéndose en sentido opuesto al aire.

Para demostrar las leyes de Newton

Primera ley o ley de inercía	Establece que si la fuerza neta que se aplica sobre un objeto es cero, si el objeto está en reposo, permanecerá en reposo y si está en movimiento permanecerá en movimiento en línea recta con velocidad constante.
Segunda ley o Principio Fundamental de la Dinámica	Indica que la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él, einversamente proporcional a su masa. F = ma
Tercera ley o Principio de acción-reacción	Establece que siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce una fuerza sobre el primero cuya magnitud es igual, pero en dirección contraria a la primera.

Piensa y responde:

Empleando el carrito del experimento ¿cómo se explican las tres leyes de Newton?