Simulación interactiva
La energía · 4.º de ESO
Energía, trabajo y potencia
Sin empezar
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Objetivo
Al terminar sabrás calcular energía cinética y potencial, trabajo y potencia, y aplicar la conservación de la energía mecánica.
En pocas palabras (lectura fácil)
Para madres, padres y tutores (1 minuto)
Explicación
La energía es la capacidad de un sistema para producir cambios. Se mide en julios (J). Se transforma de unas formas en otras y se transfiere entre sistemas, pero no se crea ni se destruye: es el principio de conservación de la energía.
La energía cinética se debe al movimiento: Ec = ½ · m · v². Como la velocidad está al cuadrado, si duplicas la velocidad, la energía cinética se multiplica por cuatro. La energía potencial gravitatoria se debe a la altura: Ep = m · g · h. La suma de ambas es la energía mecánica; si no hay rozamiento, se conserva.
El trabajo es una forma de transferir energía mediante una fuerza que desplaza un cuerpo: W = F · d · cos α, donde α es el ángulo entre la fuerza y el desplazamiento. Si la fuerza va en el sentido del movimiento, el trabajo es positivo; si es perpendicular, es nulo; si se opone, como el rozamiento, es negativo.
La potencia indica la rapidez con que se realiza un trabajo: P = W / t, y se mide en vatios (W). En los recibos de la luz, la energía se mide en kilovatios hora (kWh): la energía que consume un aparato de 1.000 W durante una hora (1 kWh = 3.600.000 J).
En las máquinas reales, parte de la energía se disipa en forma de calor por el rozamiento. El rendimiento es el porcentaje de energía que se aprovecha: rendimiento = (energía útil / energía consumida) · 100. Mejorar el rendimiento y ahorrar energía son claves para la sostenibilidad.
Idea clave: La energía no desaparece: cambia de forma. El trabajo la transfiere y la potencia dice lo rápido que se hace.
Ejemplo resuelto: Una pelota que cae desde un balcón
- Paso 1 Una pelota de 0,5 kg está a 20 m de altura y en reposo (tomamos g = 10 m/s²).
- Paso 2 Energía potencial inicial: Ep = 0,5 · 10 · 20 = 100 J; energía cinética inicial: 0 J.
- Paso 3 Sin rozamiento, la energía mecánica se conserva: al llegar al suelo, Ec = 100 J.
- Paso 4 Despejamos la velocidad: 100 = ½ · 0,5 · v², así que v² = 400.
- Paso 5 v = √400 = 20 m/s.
Resultado: La pelota llega al suelo a 20 m/s (72 km/h) si despreciamos el rozamiento con el aire.
Resumen
- La energía se conserva: se transforma y se transfiere.
- Ec = ½ · m · v²; Ep = m · g · h; energía mecánica = Ec + Ep.
- Trabajo: W = F · d · cos α; puede ser positivo, nulo o negativo.
- Potencia: P = W / t, en vatios; la energía eléctrica se factura en kWh.
- El rendimiento mide qué parte de la energía se aprovecha.
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Estado curricular: Currículo general LOMLOE · Competencias: CE1. Comprensión de fenómenos científicos · CE2. Resolución de problemas · CE3. Uso del lenguaje matemático y de las unidades · CE6. Sostenibilidad y consumo responsable · Referencia: RD 217/2022 · Revisado el 27/10/2026