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A medida que un esquiador se desliza por una colina, el sistema
esquiador–nieve–Tierra experimenta cambios en energía cinética, en
relación con la rapidez del esquiador; la energía potencial, en proporción
con la altitud del esquiador; y la energía interna, en relación con la
temperatura de los esquíes, la nieve y el aire. Si la energía total de este
sistema se evaluara en varios instantes durante este proceso, el resultado
sería el mismo en todo momento. Una aplicación del principio de
conservación de la energía, a analizar en este capítulo, es que la energía
total de un sistema aislado permanece constante. ( © aaleksander/
Shutterstock)
8.1 El sistema no aislado: conservación de energía
8.2 El sistema aislado
8.3 Situaciones que incluyen fricción cinética
8.4 Cambios en energía mecánica para fuerzas
no conservativas
8.5 Potencia
8 Conservación de energía
En el capítulo 7 se presentaron tres métodos para almacenar energía en un sistema: energía
cinética, asociada con el movimiento de los integrantes del sistema; energía potencial,
determinada por la configuración del sistema y energía interna, que se relaciona con la
temperatura del sistema.
Ahora se considera el análisis de situaciones físicas aplicando la aproximación de energía
para dos tipos de sistemas: sistemas no aislados y aislados. Para sistemas no aislados se
investigarán formas en que la energía cruza la frontera del sistema, lo que resulta en un
cambio en la energía total del sistema. Este análisis conduce a un principio muy importante
llamado conservación de energía. El principio de conservación de la energía se extiende
más allá de la física y se aplica a organismos biológicos, sistemas tecnológicos y situaciones
de ingeniería.
En los sistemas aislados la energía no cruza la frontera del sistema. Para dichos sistemas,
la energía total del sistema es constante. Si dentro del sistema no actúan fuerzas no conservativas,
se aplica la conservación de energía mecánica para resolver varios problemas.
Las situaciones que suponen la transformación de energía mecánica en energía interna
debido a fuerzas no conservativas requieren un manejo especial. Se investigan los procedimientos
para estos tipos de problemas.
Por último, se reconoce que la energía puede cruzar las fronteras de un sistema en
diferentes cantidades. La rapidez de transferencia de energía se describe con la cantidad
potencia.
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