Energía (física)

En este post te explicamos qué es la energía en física. Así pues, encontrarás la definición de energía, cuáles son los diferentes tipos de energía en física y cómo se calcula la energía de un sistema.

¿Qué es la energía?

En física, la energía se define como la capacidad que tiene un cuerpo o sistema de realizar un trabajo. Es decir, la energía es una magnitud física que indica cuantas cosas o cuanta cantidad de algo puede hacer funcionar un sistema.

La unidad de energía en el Sistema Internacional es el julio o joule (J).

Así pues, cuando un sistema físico tiene mucha energía almacenada, significa que podrá funcionar durante mucho tiempo. Por ejemplo, cuando cargamos un teléfono móvil con energía eléctrica, este puede funcionar durante mucho tiempo sin necesidad de esta conectado a la corriente.

La energía también sirve para hacer transformaciones. Por ejemplo, cuando transmitimos suficiente energía térmica al agua para que alcance una temperatura de 100ºC, esta realiza una transformación física y se evapora pasando de estado líquido a estado gaseoso.

Tipos de energía

En física, los tipos de energía son:

• Energía mecánica: es aquella energía relacionada con el movimiento.
• Energía térmica: es la energía relacionada con la vibración de las partículas que componen un cuerpo.
• Energía eléctrica: es la energía que permite generar electricidad.
• Energía química: es la energía que se almacena en las sustancias químicas, como los alimentos, la gasolina o las baterías.
• Energía nuclear: es un tipo de energía que proviene del núcleo de los átomos.
• Energía electromagnética: es una forma de energía que se propaga a través del espacio en forma de ondas electromagnéticas.
• Energía sonora: es la energía relacionada con el sonido.

Para ver una explicación más detallada de cada tipo de energía y ejemplos de sus aplicaciones haz clic en el siguiente enlace:

Energía mecánica de un sistema

En física, la energía mecánica de un cuerpo consiste en la suma de la energía cinética, que es la energía relacionada con su movimiento, más la energía potencial, que es la energía relacionada con su posición.

Por lo tanto, la fórmula para calcular la energía mecánica de un sistema físico es la siguiente:

Donde:

• es la energía mecánica.
• es la energía cinética.
• es la energía potencial.

A modo de ejemplo, vamos a analizar la energía mecánica de un cuerpo que cae en caída libre. Al principio, la velocidad inicial del cuerpo es nula, por lo que toda su energía mecánica es energía potencial. Pero a medida que va reduciendo su altura, su energía potencial disminuye y se transforma en energía cinética, por tanto, su velocidad aumenta.

Energía y trabajo

Tal y como hemos visto al principio del post, en física la energía se define como la capacidad de un cuerpo o sistema para hacer un trabajo. Por lo tanto, la energía y el trabajo son dos magnitudes físicas que están relacionadas.

En concreto, la energía y el trabajo se relacionan por el teorema del trabajo y la energía, el cual dice que el trabajo neto es igual a la variación de la energía cinética.

De modo que la fórmula que nos permite relacionar la energía con el trabajo es la siguiente:

Donde:

• es el trabajo neto.
• es la variación de la energía cinética.
• y son la energía cinética final y la energía cinética inicial.

Así pues, se puede determinar si la energía cinética de un cuerpo, y por tanto su velocidad, ha aumentado o disminuido según el signo del trabajo neto:

• W>0: cuando el trabajo neto es positivo la variación de la energía cinética es positiva, lo que significa que la velocidad del cuerpo ha aumentado.
• W=0: cuando el trabajo neto es igual a cero la energía cinética se mantiene y, por tanto, la velocidad final del cuerpo es equivalente a la velocidad inicial.
• W<0: cuando el trabajo neto es negativo la variación de la energía cinética también es negativa, por lo que la velocidad del cuerpo ha disminuido.

Unidades de energía

Aunque la unidad de la energía en el Sistema Internacional es el julio (J), en física la energía se puede expresar con muchas unidades diferentes. Por eso a continuación te dejamos una tabla con las equivalencias entre las diferentes unidades de energía.