Trabajo, Energía y Conservación de la Energía

Fichas de vocabulario sobre trabajo mecánico, formas de energía (cinética, potencial gravitacional, potencial elástica, mecánica e interna) y leyes de conservación.

Trabajo mecánico

Energía transferida a un objeto cuando una fuerza provoca un desplazamiento, calculada como $W = F d \cos(\theta)$, donde $W$ es el trabajo en joules ($\text{J}$), $F$ es la fuerza en newtons ($\text{N}$), $d$ es el desplazamiento en metros ($\text{m}$) y $\theta$ es el ángulo entre la fuerza y el desplazamiento.

Trabajo positivo

Tipo de trabajo mecánico que ocurre cuando la fuerza aplicada favorece el movimiento del objeto.

Trabajo negativo

Tipo de trabajo mecánico que ocurre cuando la fuerza aplicada se opone al movimiento del objeto.

Trabajo cero

Tipo de trabajo mecánico que ocurre cuando la fuerza aplicada es perpendicular al desplazamiento.

Trabajo con fuerza variable

Trabajo que se obtiene a partir del área bajo la gráfica de fuerza versus posición ($F$ vs. $x$) cuando la fuerza cambia durante el movimiento.

Energía cinética

Energía ($K$) que posee un objeto debido a su movimiento, dada por la fórmula $K = \frac{1}{2} m v^2$; siempre es positiva o cero.

Teorema trabajo-energía

Teorema que establece que el trabajo neto realizado sobre un objeto es igual al cambio en su energía cinética: $W_{\text{neto}} = \Delta K = K_f - K_i$.

Energía potencial

Energía ($U$) almacenada en un sistema debido a su posición o configuración.

Energía potencial gravitacional

Energía ($U_g$) almacenada que depende de la altura de un objeto respecto a un nivel de referencia, calculada como $U_g = m g h$.

Energía potencial elástica

Energía ($U_s$) almacenada en un resorte, calculada mediante $U_s = \frac{1}{2} k x^2$, donde $k$ es la constante del resorte y $x$ es la deformación del resorte.

Fuerzas conservativas

Fuerzas relacionadas con la energía potencial cuyo trabajo realizado depende únicamente de las posiciones inicial y final del sistema.

Energía mecánica

Suma de la energía cinética y la energía potencial de un sistema ($E_m = K + U$).

Conservación de la energía mecánica

Principio que establece que si solamente actúan fuerzas conservativas, la energía mecánica permanece constante ($K_i + U_i = K_f + U_f$).

Ley de conservación de la energía

Ley fundamental que establece que la energía no se crea ni se destruye, solamente se transforma o se transfiere. En un sistema aislado, la energía total permanece constante ($E_{\text{total}, i} = E_{\text{total}, f}$).

Energía interna (térmica)

Forma de energía en la que se transforma parte de la energía mecánica cuando existe fricción, haciendo que la energía mecánica disminuya aunque la energía total se conserve.