 |
| Imagen: Licencia Creative Commons. |
En este artículo vamos a tratar sobre uno de esos términos que se utiliza muy a menudo, que todos creemos conocer muy bien, que a primera vista resulta natural e intuitivo, y que sin embargo tiene su dificultad.
Estoy hablando de
la energía, en tanto concepto de física
clásica ya bien conocido por la ciencia actualmente. A continuación voy a tratar de explicarlo lo
más sencillamente posible, sin enunciar fórmulas matemáticas, pero sin dejar de
mencionar todos los temas asociados que también es necesario conocer.
Como ya hicimos en
publicaciones anteriores con otros conceptos, vamos a arrancar explicando que
la energía es una magnitud física
compuesta. Recordemos. Esto significa que representa una propiedad que
puede medirse y expresarse con un valor y una unidad de medida. Esta unidad de
medida se dice que es compuesta porque relaciona otras magnitudes; por
ejemplo: kilómetros por hora (km/h), personas por km2,
etc. En el caso de la
energía, su unidad de medida en el sistema internacional de unidades es el joule y más adelante vamos a ver qué
representa y por qué decimos que es una magnitud compuesta.
La energía es un concepto abstracto, es decir que si bien representa una propiedad
de cualquier sistema físico en la naturaleza, sólo podemos apreciar su consecuencia
o manifestación, el resultado de su aplicación, y no la energía en sí misma. Es
una construcción matemática. La energía se define como la capacidad que posee el sistema que estamos estudiando para realizar un trabajo. Por eso es
que el trabajo lleva la misma unidad de medida. Para poder realizar un trabajo,
se requiere de una cantidad de energía equivalente. Y para empezar a entender
esta idea vamos a necesitar explicar qué es el trabajo y qué es una fuerza.
¡Atentos de aquí en adelante!
La fuerza es otra magnitud
física que se define como una acción capaz de modificar el estado de movimiento o forma
de un objeto. Si utilizamos el brazo para levantar un vaso de plástico,
estaremos ejerciendo una fuerza porque alteramos su estado de reposo aumentando
su velocidad; y si lo aplastamos sin moverlo de su lugar también es porque
ejercimos una fuerza sobre el mismo. Esta magnitud se mide en newtons -por el conocido físico Isaac
Newton- y representa precisamente con cuánta aceleración se lo desplazó al objeto, recordando que la aceleración
es el aumento o disminución de velocidad en el tiempo.
Ahora bien, una fuerza puede mantenerse
sobre el objeto hasta moverlo una
distancia determinada. Eso es lo que se conoce como trabajo. No es más que la cantidad de fuerza aplicada a lo largo
del trayecto en que dicha fuerza desplazó al objeto. ¿Qué significa esto? Que también
podemos estar en presencia de fuerzas que no realizan trabajo si no se desplaza
el objeto. Por ejemplo, sostener el vaso de plástico en el aire con la mano no
genera deformaciones ni cambios de velocidad sobre ese vaso, con lo cual no se
realiza trabajo; aunque nuestro brazo sí genere una fuerza ya que debe
contrarrestar la gravedad.
Si recapitulamos lo visto hasta ahora, vamos a encontrar que el trabajo y
la energía son nociones bastante complejas y relacionadas entre sí. Puede decirse que entre
ellas hay una equivalencia directa. El
trabajo es energía puesta en funcionamiento. Mientras se realiza trabajo, se
está consumiendo energía. Allí está la clave de la relación entre una y
otra.
¿Y existe un solo tipo de energía? No. La naturaleza expresa
energía en todo tipo de formas y a través de distintos fenómenos. Se puede
hablar de energía del movimiento, energía eléctrica, energía térmica, energía
química, etc. La energía es algo que está presente en todo el universo, y que
aunque tenga sus propiedades particulares según el caso, responde a la idea
general que describimos en este artículo.
Pensemos en nuestro caso. Los seres vivos transformamos la energía presente
en los alimentos para generar energía química, mecánica y térmica. Y esto nos
lleva a un principio fundamental –la primera ley de la termodinámica- que hay
que mencionar aquí. La energía no puede
crearse ni destruirse. Dentro de un sistema, ya sea algo puntual en nuestra
vida cotidiana o algo tan general como el universo en sí mismo, existe una
cantidad determinada de energía que siempre se mantendrá constante. No se puede
crear energía sin tomarla de otro lado, ni eliminarla sin que se libere en
alguna de sus formas; es decir que solamente puede transformarse de una clase a
otra.
Quizá en próximas publicaciones sigamos profundizando sobre este tema
que da mucho más para hablar. Por ahora los dejo pensando en todo lo que
implica y asombrándose de la energía en nuestro mundo…
