La energía no se pierde, se transforma
Alguien te dice que inventó una máquina que funciona para siempre: sin enchufarla, sin gasolina y sin perder nada de energía. ¿Le comprarías una? Si dijiste que no, vas bien. En este repaso para la Prueba POMA, el examen del MESCyT para entrar a la universidad, ves por qué esa máquina es imposible, las formas de energía, cómo se transforman unas en otras y los cálculos más comunes del tema.
Practicar Física para el POMALa regla de oro: la conservación de la energía
La regla más importante de este tema es la ley de conservación de la energía: la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. Apréndetela de memoria, porque es la base de casi todas las preguntas.
Las formas de energía
Estas son las formas que más debes reconocer:
- Cinética: la energía del movimiento. Todo lo que se mueve la tiene.
- Potencial gravitatoria: la energía guardada por estar a cierta altura.
- Química: guardada en los enlaces de las sustancias, como en la comida, la gasolina o una pila.
- Eléctrica: la que llega por los cables.
- Térmica: el calor.
- Mecánica: la suma de la cinética y la potencial. Si no hay fricción, esa suma se mantiene constante.
Cálculos que tienes que dominar
La energía potencial gravitatoria se calcula como masa por gravedad por altura: Ep = m · g · h. Un objeto de 2 kg elevado a 5 m, con gravedad de 10 m/s², tiene 2 × 10 × 5 = 100 J. Fíjate en que la respuesta va en julios, la unidad de energía.
La energía elástica de un resorte depende del cuadrado de la deformación. Si duplicas la compresión, la energía no se duplica: se multiplica por 4, porque 2² = 4. Si la triplicas, se multiplica por 9, porque 3² = 9.
Cadenas de transformaciones
En una hidroeléctrica, la energía potencial del agua embalsada se transforma primero en energía cinética cuando el agua cae, luego en energía mecánica de rotación cuando mueve la turbina y, finalmente, en energía eléctrica en el generador. En República Dominicana hay presas que funcionan así, como la de Tavera, en el Yaque del Norte.
Otros ejemplos: un panel solar convierte la luz directamente en electricidad. Un bombillo incandescente solo convierte cerca del 5 % de la energía en luz; el resto se transforma en calor. No se perdió: se transformó en algo que no queríamos.
Por qué la máquina eterna es imposible
Una máquina de movimiento perpetuo viola las leyes de la física. Ninguna máquina real funciona sin perder energía útil, porque siempre hay fricción y siempre se produce algo de calor. Si una opción dice «es posible con la tecnología adecuada», esa es la trampa: ninguna tecnología puede saltarse la ley de conservación. Cuando una opción promete energía gratis e infinita, descártala sin miedo.
Preguntas frecuentes
Un péndulo oscila sin fricción. En el punto más alto, ¿cómo está su energía mecánica?
Toda en forma de energía potencial. Allí se detiene un instante, así que su velocidad es cero y no tiene energía cinética, pero está a la máxima altura. Al bajar, la potencial se convierte en cinética, y en el punto más bajo hay máxima cinética y mínima potencial.
¿Qué cambia en una montaña rusa real, con fricción?
La velocidad abajo será menor que en el caso ideal, porque parte de la energía se convirtió en calor por la fricción con los rieles.
¿Cuál es la energía potencial de un objeto de 2 kg a 5 m de altura, con g = 10 m/s²?
Ep = m · g · h = 2 × 10 × 5 = 100 J (julios).
¿En qué se transforma la energía potencial del agua de una presa?
En energía cinética al caer, luego en energía mecánica de rotación en la turbina y, al final, en energía eléctrica en el generador.