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216 Capítulo 8 Conservación de energía
Resumen
DEFINICIONES
Un sistema no aislado es uno para el que la energía
cruza la frontera del sistema. Un sistema aislado es uno
para el que la energía no cruza la frontera del sistema.
La potencia instantánea se define como la proporción
de transferencia de energía en el tiempo:
dE
(8.18)
dt
CONCEPTOS Y PRINCIPIOS
Para un sistema no aislado, se
puede igualar el cambio en la
energía total almacenada en el
sistema con la suma de todas
las transferencias de energía
a través de la frontera del
sistema, que es un enunciado
de conservación de la energía.
Para un sistema aislado, la
energía total es constante.
Si un sistema es aislado y si en los objetos dentro del sistema no actúan fuerzas
no conservativas, la energía mecánica total del sistema es constante:
K f U f K i U i (8.10)
Si entre los objetos dentro de un sistema actúan fuerzas no conservativas
(como la fricción), la energía mecánica no se conserva. En estas situaciones, la
diferencia entre la energía mecánica final total y la energía mecánica inicial total
del sistema es igual a la energía transformada a energía interna por las fuerzas
no conservativas.
Si una fuerza de fricción actúa dentro de un sistema
aislado, la energía mecánica del sistema se reduce y la
ecuación apropiada por aplicar es
E mec K U f k d (8.16)
Si una fuerza de fricción actúa dentro de un sistema no
aislado, la ecuación apropiada por aplicar es
¢E mec f k d W otras fuerzas (8.17)
MODELOS DE ANÁLISIS PARA RESOLVER PROBLEMAS
Frontera
del sistema
El cambio en la cantidad
total de energía en el
sistema es igual a la
cantidad total de
energía que cruza la
frontera del sistema.
Trabajo
Transferencia
de materia
Calor
Energía cinética
Energía potencial
Energía interna
Transmisión
eléctrica
Ondas
mecánicas
Radiación
electromagnética
Frontera
del sistema
La cantidad total de
energía en el sistema es
constante. La energía
se transforma entre los
tres tipos posibles.
Energía cinética
Energía potencial
Energía interna
Sistema no aislado (energía). El enunciado más general que
describe el comportamiento de un sistema no aislado es la
ecuación de conservación de energía:
¢E sistema T (8.1)
Al incluir los tipos de almacenamiento de energía y transferencia
de energía que se han discutido se produce
K U E int W Q T OM T MT T TE T RE (8.2)
Para un problema específico, esta ecuación por lo general se
reduce a un número más pequeño de términos al eliminar los
términos que no son adecuados a la situación.
Sistema aislado (energía). La energía total de
un sistema aislado se conserva, de modo que
E sistema 0 (8.9)
Si dentro del sistema no actúan fuerzas no
conservativas, la energía mecánica del sistema
se conserva, de modo que
E mec 0 (8.8)