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1)    Como se demuestra el teorema de la conservación de la energía emn la vida cotidiana

ENERGÍA

Es tal vez el fuego es la manifestación más potente de la energía. De la importancia de su aparición en la vida humana dan cuenta multitud de vestigios arqueológicos, y las antiguas leyendas narran su procedencia divina y cómo el robo de una antorcha encendida, cometida por el héroe Promoteo, proporcionó al hombre el poder de dominar la naturaleza.

Cuando se piensa en grandes cantidades de energía, se recuerda la bomba de hidrógeno. Sin embargo, incluso la inmensa energía de la bomba es pequeña comparada con la energía del sol, de un huracán tropical o de las mareas. En un día, los Estados Unidos reciben tanta energía del Sol como la que darían más de un millar de bombas H.

La energía de los huracanes o de las mareas implica moviento. Y, qué hay con relación a la energía del Sol Ciertamente, no se percibe movimiento cuando los rayos solares entibian nuestra piel o iluminan el paisaje. Pero es el calor del Sol el que mueve los vientos de un huracán. Es evidente que la energía puede aparecer en más de una forma.

Gran parte de la historia de la civilización puede escribirse en función del uso y dominio crecientes de la energía.

En el eclipse total de sol del día 29 de mayo de 1919 unos astrónomos ingleses, en Sobral, Brasil, comprobaron que un rayo de luz que se propaga desde una estrella lejana, a la Tierra, cuando pasa cerca del Sol, se desvía hacia él por su acción gravitatoria. Esto quiere decir que la luz tiene masa y, en consecuencia, todas las clases de energía tienen masa.

La energía es la capacidad que poseen los cuerpos y sistemas para realizar un trabajo. Esta propiedad se evidencia en formas diversas que pueden transformarse e interrelacionarse.

Un trabajo efectuado sobre un cuerpo o sistema de cuerpos supone un aumento de su energía. Así, el curvar un arco o someter a torsión un muelle, se almacena en ellos energía en forma elástica que se pone de manifiesto al lanzar la flecha o desenrollar el muelle. En este proceso se produce sólo cesión de energía entre los componentes del sistema, de modo que el balance global es nulo. Este fenómeno, conocido como principio de conservación de la energía no se crea ni se destruye, sufriendo únicamente transformaciones de unos estados a otros, y constituyó uno de los axiomas de la física hasta que fue superado tras la aparición de las teorías relativistas de Albert Einstein.

TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA.

A finales del siglo XVII, Isaac Newton sentó las bases de un nuevo concepto de la física e ideó la noción de fuerza como una magnitud que provocaba los movimientos de los cuerpos. Sin embargo, sus herederos ideológicos sustituyeron las fuerzas por la energía a ellas asociadas como causas primigenias de los hechos físicos. Según estos principios , los intercambios de energía entre los distintos sistemas son responsables de estos fenómenos y se manifiestan en diversas formas convertibles entre sí.

Un sistema ideal que no sufriera pérdidas constituiría un movil perpetuo, ya que su energía generaría un trabajo permanente. En la realidad, tales sistemas no existen, y las pérdidas energéticas se traducen en emisión de calor. Por ello se dice que el calor es la forma más degradada de la energía y no es recuperable para el sistema; en consecuencia, no resulta transformable.

El siglo XX presenció el nacimiento de una nueva teoría que obligó a modificar sustancialmente el concepto de energía y de sus relaciones de intercambio entre los cuerpos. La relatividad física, defendida por Einstein, observa la energía y la masa como diversas manifestaciones de un propiedad única, con lo que altera el tradicional principio de conservación. Así, la energía puede pasar a otros estados e incluso convertirse en masa, y a la inversa. Einstein, afirmó que toda clase de energía tiene masa determinada, y demostró que masa y energía son equivalentes; la propiedad llamada masa es, simplemente, energía concentrada. En otras palabras, materia es energía y energía es materia.

PRINCIPALES FORMAS DE ENERGIA

Energía Mecánica.

Por ejemplo, aquella que poseen los cuerpos en movimiento, o bien la interacción gravitatoria entre la Tierra y la Luna.

Energía Electromagnética.

Generada por campos electrostáticos, campos magnéticos o bien por corrientes eléctricas.

Energía Química.

Se origina por las reacciones químicas entre las sustancias; proporciona capacidad para efectuar un trabajo, por ejemplo: la dinamita, una batería de automóvil, una pila para radio, etcétera.

Energía Metabólica.

Es la generada por los organismos vivos gracias a procesos químicos de oxidación como producto de los alimentos que ingieren.

Energía calorífica.

Es la que se transmite entre dos cuerpos que se encuentran a diferente temperatura. La proporciona el calor; por ejemplo, una parrilla eléctrica, el vapor para mover una locomotora, etcétera. El calor también tiene por efecto cambiar el estado de los cuerpos y, al aumentar su temperatura, los sólidos se vuelven líquidos (fusión) y los líquidos hierven (ebullición) y se evaporan. No hay que olvidar que la energía adopta sucesivamente varias formas antes de convertirsen calor, que es una forma degradada de energía.

Energía eléctrica.

Es la que se produce por el movimiento de electrones a través de un conductor. mueve máquinas, enciende lámparas, calentadores, motores, etcétera, es originada por un flujo de electrones a través de un conductor eléctrico. Se puede obtener energía eléctrica a través de cualquier otra forma de energía. Prácticamente se explota la energía hidráulica de saltos y ríos, o bien la energía térmica de la combustión de hidrocarburos; incluso la energía solar se aprovecha para suministrar electricidad a. ingenios espaciales. El único inconveniente que presenta la energía eléctrica es no tener un medio cómodo para almacenaría.

La energía cinética es la derivada del movimiento de las partículas materiales, mientras que la energía poseída por los cuerpos en virtud de sus posiciones o configuraciones se conoce como potencial. Un martillo, por ejemplo, utliza su energía cinética para vencer las fuerzas de rozamiento que se oponen a la penetración del clavo. Sin embargo, los saltos de agua transforman la diferencia de energía potencial, debida a las distintas alturas o distintas con respecto al centro de la Tierra, energía eléctrica.

Tradicionalmente, se diferencia la energía cinética de traslación, provocada por la velocidad lineal de un cuerpo, de la rotación de los sólidos en torno a un eje. Asimismo, la energía potencial puede ser de naturaleza gravitatoria, elástica, magnética, eléctrica, química, etc.

La comparación de todos estos tipos de energía se realiza a través del trabajo mecánico consumido en la producción de cada una de ellas. La física experimental ha demostrado que una cantidad dada de energía corresponde siempre al mismo trabajo, definido como su equivalente mecánico.

FUENTES DE ENERGÍA

En el ámbito de la física, se diferencia una ingente variedad de procesos capaces de generar energía en alguna de sus manifestaciones. Sin embargo, las fuentes clásicas de energía utilizadas por la industria han sido de origen térmico, químico o eléctrico, recíprocamente intercambiables entre sí y transformables en energía mecánica.

Las fuentes de energía se pueden clasificar en:

1.- Renovables.

2.- No Renovables.

Fuentes de Energía Renovables:

Las energías renovables son aquellas que llegan en forma continua a la Tierra y que a escalas de tiempo real parecen ser inagotables.

 2) Como afectan las temperaturas extremas altas y bajas la salud de los    seres humanos

Efectos del frío en la salud

Clínicamente se puede decir que un estado de hipotermia existe cuando la temperatura central del cuerpo es cercana los 35 grados centígrados. Con temperaturas inferiores el riesgo de muerte aumenta por un para cardiaco.

Si la temperatura interna sigue disminuyendo, el ritmo cardiaco disminuye. Cuando ya no puede compensarse la perdida de calor durante mas tiempo, la temperatura interna desciende hasta cerca de los 30 grados en que gradualmente se detiene en escalofrío reemplazándose por una rigidez muscular.

 Efectos de la exposición al frío

Cualquier condición de ambiente frío, puede inducir a la disminución de la actividad en cinco áreas: sensibilidad táctil, ejecución manual, seguimiento, tiempo de reacción, las cuales se encuentran en las categorías de ejecución motora y cognoscitiva.

Efectos del calor en la salud

Cuando el trabajador esta expuesto a latos niveles de calor radiante o dirigido puede llegar a sufrir daños en su salud de dos maneras.

En la primera la temperatura alta sobre la piel, superior a 45 grados centígrados puede quemar el tejido.

Los efectos calves de una temperatura elevada ocurren, si la temperatura profunda del cuerpo se incrementa a más de 42 grados centígrados, es decir, se aumenta mas o menos en 5 grados.

Las razones que pueden llevar a hipotermia son:

Condiciones ambientales muy húmedas que ejercen demasiada presión contra la piel, impidiéndole reducir el calor por medio del sudor que se evapora.

Por condiciones ambientales demasiado calientes que interfieren el sistema regulador del organismo que intenta contrarrestar los efectos de temperaturas altas.

Puede ser causado por efectos aislantes de la ropa protectoras debido a la impermeabilidad de ésta y a sus propiedades de retención de calor.

Preguntas generadoras

·         Cual es la equivalencia entre masa y energía

La equivalencia entre la masa y la energía dada por la expresión de la teoría de la relatividad de Einstein.

indica que la masa conlleva una cierta cantidad de energía aunque la primera se encuentre en reposo, concepto ausente en mecánica clásica, esto es, que la energía en reposo de un cuerpo es el producto de su masa por su factor de conversión (velocidad de la luz al cuadrado), o que cierta cantidad de energía de un objeto en reposo por unidad de su propia masa es equivalente a la velocidad de la luz al cuadrado

En la última fórmula la masa adquiere valor unitario como predeterminado de toda fracción, pudiendo adquirir, tanto la energía como la masa, diversos valores a única condición de que el resultado fuera la velocidad de la luz al cuadrado para que la equivalencia fuera correcta, esto dota la fórmula de cierta libertad de aplicación ya que es independiente de cualquier sistema de unidades, no obstante, actualmente se le aplica el sistema SI (en la fórmula anterior donde la velocidad de la luz se expresa en m/s, la energía en J y la masa en kg), aunque Einstein utilizara el CGS. En un Sistema de Unidades Naturales, c adquiere el valor 1 y la fórmula sería:

Donde se establece una igualdad entre Energía y Masa sin factor de conversión aparente. En teoría, el factor de conversión debe seguir aplicándose aunque su repercusión en el resultado sea 0.

La ecuación de extender la ley de conservación de la energía a fenómenos como la desintegración radiactiva. La fórmula establece la relación de proporcionalidad directa entre la energía E (según la definición hamiltoniana) y la masa m, siendo la velocidad de la luz c elevada al cuadrado la constante de dicha proporcionalidad.

También indica la relación cuantitativa entre masa y energía en cualquier proceso en que una se transforma en la otra, como en una explosión nuclear. Entonces, E puede tomarse como la energía liberada cuando una cierta cantidad de masa m es desintegrada, o como la energía absorbida para crear esa misma cantidad de masa. En ambos casos, la energía (liberada o absorbida) es igual a la masa (destruida o creada) multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz.

Energía en reposo = Masa × (Constante de la luz)2

·         Como se regula el calor en el ser humano

El encargado de regular la temperatura corporal es el hipotálamo. Su misión es mantener la temperatura entorno a los 37ºC ya que dicha temperatura es la ideal para que funcionen las enzimas de nuestro cuerpo y todas las reacciones químicas que en él tienen lugar. La temperatura se mantiene intentando equiparar la producción de calor con la pérdida.

Cuando hace mucho calor el hipotálamo detecta una subida en la temperatura corporal y para contrarrestarla procura aumentar la pérdida de calor. ¿Cómo? Mediante la sudoración y provocando vasodilatación periférica fundamentalmente. Calentar el aire que respiramos tambien forma parte de ésto. En caso de no conseguirlo, puede aumentar la temperatura corporal provocando un golpe de calor. No debemos confundir la fiebre, de la hiperpirexia, de la hipertermia. En los dos primeros el control del hipotalamo permanece intacto, simplemente sube el grado de temperatura al que ajusta el hipotálamo. Se diferencian en la temperatura (la hiperpirexia es por encima de los 40ºC). En la hipertermia en cambio, el hipotalamo pierde el control, el punto de mantenimiento permanece intacto pero el control sobre la producción y la pérdida se altera.

Cuando hace mucho frío nuestro cuerpo detecta una bajada de la temperatura corporal y en un primer momento intenta contrarrestarla por lo que aumenta la tasa metabólica para producir calor, produce vasoconstricción periférica para frenar la pérdida y conservar el calor en los órganos principales, etc... Llega un momento en que no puede más, se satura, y se procuce una vasodilatación de respuesta y una serie de procesos que ya entran dentro de la hipotermia.

En todo esto entran en juego muchas hormonas y neurotransmisores, hay que tener en cuenta que el hipotalamo es probablemente el órgano endocrino más importante.

Como se regula el calor en los animales

La termorregulación es la capacidad del cuerpo para regular su temperatura, dentro de ciertos rangos, incluso cuando la temperatura circundante es muy diferente. Los animales homeotermos tienen capacidad para regular su propia temperatura.

La temperatura normal del cuerpo de una persona varía dependiendo de su sexo, su actividad reciente, el consumo de alimentos y líquidos, la hora del día y, en las mujeres, de la fase del ciclo menstrual en la que se encuentren. Tradicionalmente la Medicina considera que la temperatura corporal normal -tomada oralmente- oscila entre 36,5 y 37,5 °C en el adulto saludable; el valor promedio viene a ser 37ºC.

Tres estudios diferentes recientes sugieren que la temperatura promedio en adultos saludables es de 36,7 °C. Las variaciones entre los tres estudios (con una sola desviación estándar) son las siguientes:

36,5 a 37,9 °C.

36,3 a 37,1 °C en varones; 36,5 a 37,3 °C en mujeres.

36,6 a 37,3 °C.