¿Alguna vez has empujado una carretilla cargada de frutas en el Mercado Central de Santiago y sentido que te cansabas más que si llevaras la bolsa en la mano? ¡Eso es física pura! Cuando aplicas una fuerza para mover un objeto, estás transfiriendo energía y realizando trabajo mecánico. En este glosario, descubrirás cómo conceptos como trabajo, energía y potencia explican desde el esfuerzo de un agricultor en Melipilla hasta el movimiento de las mareas en Valparaíso. ¿Listo para ver la física en cada paso que das?
Général
- Magnitud escalar (noun) /maɡniˈtuð eskaˈlaɾ/
- Magnitud física que queda completamente descrita por un número y una unidad, sin necesidad de indicar dirección. Ejemplos: masa, temperatura, energía.
Sinónimos : Escalar
La energía cinética de tu bicicleta es una magnitud escalar: no importa hacia dónde vayas, siempre será la misma si vas a 20 km/h.
La temperatura de 25°C en la playa de Algarrobo es una magnitud escalar: no tiene dirección, solo un valor.
- Magnitud vectorial (noun) /maɡniˈtuð βektoˈɾjal/
- Magnitud física que requiere, además de un número y una unidad, una dirección y un sentido para quedar completamente definida. Ejemplos: fuerza, velocidad, desplazamiento.
Sinónimos : Vector
Decir que un viento sopla a 30 km/h no es suficiente: necesitas especificar si viene del sur (como en el sur de Chile) o del norte.
El desplazamiento de un turista que camina 3 km al este y luego 4 km al norte en el centro de Valparaíso es una magnitud vectorial de 5 km en dirección noreste.
Mecánica
- Coeficiente de rozamiento (noun) /ko.e.fiˈsjen.to ðe ro.saˈmjen.to/
- Número adimensional que caracteriza la resistencia al deslizamiento entre dos superficies en contacto. Depende de los materiales y del estado de las superficies.
Sinónimos : Coeficiente de fricción
El coeficiente de rozamiento entre tus zapatillas y el pavimento de la calle es mayor que el de unos patines sobre hielo.
El coeficiente de rozamiento entre los neumáticos de un auto y el asfalto seco en la Ruta 68 es de aproximadamente 0.7, mientras que en pavimento mojado baja a 0.4.
- Conservación de la energía (noun) /kon.seɾ.baˈsjon de la e.neɾˈxi.a/
- Principio físico que establece que la energía total de un sistema aislado permanece constante, aunque pueda transformarse de una forma a otra.
Sinónimos : Ley de conservación de la energía
La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. ¡Por eso tu desayuno de 500 kcal se convierte en energía para rendir en clases!
En una montaña rusa como la Montaña Rusa de Fantasilandia, la energía potencial en la cima se convierte en energía cinética en el valle, pero la energía mecánica total se mantiene.
- Desplazamiento (noun) /des.pla.saˈmjen.to/
- Magnitud vectorial que indica el cambio de posición de un cuerpo desde un punto inicial a uno final, incluyendo dirección y sentido. Se mide en metros (m).
Sinónimos : Desplazamiento lineal, Desplazamiento vectorial
No es lo mismo caminar 100 metros en línea recta que dar una vuelta completa a la manzana: el desplazamiento es cero en el segundo caso.
El desplazamiento de tu casa en Providencia a tu colegio en Las Condes es de 4 km hacia el este, aunque recorras 6 km en micro y metro.
- Energía (noun) /e.neɾˈxi.a/
- Capacidad de un sistema para realizar trabajo. Puede presentarse en diversas formas como cinética, potencial, térmica o química. La energía total de un sistema aislado se conserva.
Sinónimos : Energía total
Sin energía, nada se mueve ni cambia. ¡Hasta tu desayuno de marraqueta con palta te da energía para estudiar!
La energía solar que llega al desierto de Atacama cada día podría abastecer de electricidad a todo Chile por años, si supiéramos almacenarla mejor.
- Energía cinética (noun) /e.neɾˈxi.a siˈne.ti.ka/
- Energía asociada al movimiento de un cuerpo. Depende de su masa y de la velocidad al cuadrado. Un cuerpo en reposo tiene energía cinética cero.
Sinónimos : Energía de movimiento
Cuanto más rápido vas en tu bicicleta por el Parque Forestal, más energía cinética tienes y más difícil es frenar.
Un camión de 10 toneladas que circula a 60 km/h por la Ruta 5 Sur tiene una energía cinética equivalente a la energía liberada por 1 kg de TNT.
- Energía mecánica (noun) /e.neɾˈxi.a meˈka.ni.ka/
- Suma de la energía cinética y la energía potencial de un sistema. En ausencia de fuerzas no conservativas, se conserva.
Sinónimos : Energía total mecánica
Si ignoras el rozamiento, la energía mecánica de una piedra rodando por una colina en Pirque se mantiene constante.
Un esquiador en el centro de ski Valle Nevado que baja por la pista tiene energía mecánica constante si no hay nieve que frene su movimiento.
- Energía potencial elástica (noun) /e.neɾˈxi.a poˈten.sjal eˈlas.ti.ka/
- Energía almacenada en cuerpos elásticos (como resortes o bandas) cuando son deformados. Depende de la constante elástica y la deformación al cuadrado.
Sinónimos : Energía elástica
La energía que guardas al estirar una goma de mascar antes de soltarla es energía potencial elástica.
Cuando saltas en un trampolín en el Parque O'Higgins, la energía potencial elástica del trampolín se convierte en energía cinética que te lanza hacia arriba.
- Energía potencial gravitatoria (noun) /e.neɾˈxi.a poˈten.sjal ɡɾa.βi.taˈto.ɾi.a/
- Energía almacenada en un cuerpo debido a su posición en un campo gravitatorio. Depende de la masa, la altura y la aceleración de gravedad.
Sinónimos : Energía potencial gravitacional
Mientras más alto subas en el cerro San Cristóbal, más energía potencial tienes... ¡y más te costará bajar en bicicleta!
Un turista de 70 kg en la cima del Morro de Arica (139 m de altura) tiene una energía potencial gravitatoria de 94,6 kJ respecto al nivel del mar.
- Fuerza (noun) /ˈfweɾ.sa/
- Interacción que cambia el estado de movimiento de un cuerpo o lo deforma. Se mide en newtons (N) y tiene magnitud, dirección y sentido.
Sinónimos : Fuerza neta
Una fuerza puede empujar, tirar, frenar o deformar. ¡Hasta el viento que mueve tu pelo en la playa de Viña es una fuerza!
Cuando el bus del colegio acelera en la Gran Avenida, la fuerza del motor vence la inercia de los 50 estudiantes a bordo.
- Fuerza conservativa (noun) /ˈfweɾ.sa kon.seɾˈβa.ti.βa/
- Fuerza cuyo trabajo no depende de la trayectoria seguida, solo de los puntos inicial y final. La energía mecánica se conserva en presencia de fuerzas conservativas.
Sinónimos : Fuerza de conservación
La fuerza gravitatoria es conservativa: subir al cerro Santa Lucía por cualquier camino consume la misma energía.
El peso de un turista en la Isla de Pascua que sube al Ahu Tongariki realiza trabajo conservativo, independientemente de la ruta que tome.
- Fuerza no conservativa (noun) /ˈfweɾ.sa no kon.seɾˈβa.ti.βa/
- Fuerza cuyo trabajo depende de la trayectoria seguida. Disipa energía del sistema, generalmente como calor por rozamiento o resistencia del aire.
Sinónimos : Fuerza disipativa
El rozamiento en el pavimento de la Alameda es una fuerza no conservativa: te hace gastar más energía si das vueltas innecesarias.
Cuando arrastras una caja de libros por el suelo del Liceo de Aplicación, el rozamiento disipa energía en forma de calor, haciendo que la caja se caliente ligeramente.
- Joule (noun) /ˈdʒaul/
- Unidad de energía y trabajo en el Sistema Internacional. Equivale al trabajo realizado por una fuerza de 1 newton al desplazar un cuerpo 1 metro en su misma dirección.
Sinónimos : Unidad de energía
Un joule es aproximadamente la energía necesaria para levantar una manzana 10 cm del suelo. ¡Tu merienda de 200 kcal equivale a 836 000 J!
El trabajo que realiza un estudiante al subir 20 escalones en el Liceo Carmela Carvajal (cada escalón de 15 cm) es de aproximadamente 300 J.
- Máquina simple (noun) /ˈma.ki.na simˈple/
- Dispositivo que transforma una fuerza aplicada en otra fuerza mayor o más conveniente, facilitando el trabajo. Incluye palancas, poleas, planos inclinados, cuñas y tornillos.
Sinónimos : Mecanismo simple
Una carretilla es una máquina simple que multiplica tu fuerza para mover cargas pesadas, como sacos de papas en el campo de Melipilla.
La polea usada para subir materiales en una construcción en el centro de Santiago es una máquina simple que reduce el esfuerzo necesario para levantar cargas.
- Newton (noun) /ˈnweton/
- Unidad de fuerza en el Sistema Internacional. Equivale a la fuerza necesaria para acelerar una masa de 1 kilogramo a 1 metro por segundo al cuadrado.
Sinónimos : Unidad de fuerza
Si un manzano en Curicó cae sobre tu cabeza, la fuerza del impacto se mide en newtons. ¡Un golpe fuerte puede superar los 100 N!
El peso de una manzana de 200 g en el Mercado Persa de Biobío es aproximadamente 2 N (usando g=10 m/s²).
- Palanca (noun) /palˈlaŋ.ka/
- Máquina simple formada por una barra rígida que gira alrededor de un punto fijo llamado fulcro. Permite multiplicar la fuerza aplicada o aumentar el desplazamiento.
Sinónimos : Barra rígida
Un destapador de botellas es una palanca de primer género: el fulcro está entre la fuerza aplicada y la resistencia.
Cuando usas un cascanueces para abrir una nuez en Navidad, estás aplicando el principio de la palanca para multiplicar tu fuerza.
- Plano inclinado (noun) /ˈpla.no in.kliˈna.do/
- Superficie plana que forma un ángulo con la horizontal. Permite elevar cargas aplicando una fuerza menor que el peso de la carga, aunque recorriendo una distancia mayor.
Sinónimos : Rampa
Las rampas para sillas de ruedas en el Metro de Santiago son planos inclinados que facilitan el acceso a personas con movilidad reducida.
Cuando arrastras una carga por una rampa en el puerto de San Antonio, el plano inclinado reduce el esfuerzo necesario comparado con levantar la carga verticalmente.
- Polea (noun) /poˈle.a/
- Máquina simple consistente en una rueda acanalada por la que pasa una cuerda o correa. Permite cambiar la dirección de una fuerza y, en sistemas compuestos, multiplicar la fuerza aplicada.
Sinónimos : Garrucha
En los ascensores de edificios antiguos en el centro de Concepción, las poleas permiten subir y bajar cargas pesadas con menos esfuerzo.
Cuando subes agua desde un pozo en el campo de Ovalle usando una polea, reduces el esfuerzo necesario para levantar el balde lleno.
- Potencia (noun) /poˈten.sja/
- Rapidez con la que se realiza trabajo o se transfiere energía. Se mide en vatios (W) y equivale a 1 julio por segundo.
Sinónimos : Potencia mecánica
Un motor de 1000 W (1 kW) puede levantar 100 kg de papas a 1 metro de altura en 1 segundo. ¡Imagina lo que hace un camión de 300 kW!
La potencia de una picadora de carne en el Mercado de La Vega Central es de 1500 W, lo que le permite moler 50 kg de carne en solo 2 minutos.
- Rendimiento (noun) /ren.diˈmjen.to/
- Relación entre la energía útil obtenida de un sistema y la energía total suministrada. Se expresa como un porcentaje y siempre es menor que 100% debido a pérdidas.
Sinónimos : Eficiencia
Un motor con rendimiento del 30% convierte solo el 30% de la energía del combustible en movimiento; el resto se pierde como calor.
El rendimiento de una estufa a parafina en una casa de Temuco es del 85%, lo que significa que el 15% de la energía se pierde por convección y radiación.
- Rozamiento (noun) /ro.saˈmjen.to/
- Fuerza que se opone al movimiento relativo entre dos superficies en contacto. Depende de la fuerza normal y del coeficiente de rozamiento del material.
Sinónimos : Fricción
Sin rozamiento, no podrías caminar: tus zapatos resbalarían como en una pista de hielo. ¡Pero tampoco podrías frenar el auto!
El rozamiento entre los neumáticos de un auto y el asfalto de la Panamericana permite que frenes a tiempo para evitar un peaje fantasma en Quilicura.
- Sistema de referencia (noun) /sisˈte.ma ðe ɾeˈfe.ɾen.sja/
- Conjunto de ejes coordenados y un punto de origen que permite describir la posición y movimiento de un cuerpo. Puede ser inercial (sin aceleración) o no inercial.
Sinónimos : Marco de referencia
Si te paras en la Plaza de Armas de Concepción y lanzas una piedra hacia arriba, su movimiento se describe mejor desde un sistema de referencia fijo en el suelo.
Cuando un bus circula por la Avenida Providencia, un pasajero dentro del bus usa un sistema de referencia móvil, mientras que un peatón en la vereda usa uno fijo.
- Teorema del trabajo y la energía (noun) /te.oˈɾe.ma del ˈtɾa.βa.xo i la e.neɾˈxi.a/
- Afirma que el trabajo neto realizado sobre un cuerpo es igual al cambio en su energía cinética. Relaciona directamente fuerza, desplazamiento y velocidad.
Sinónimos : Teorema trabajo-energía
Si quieres saber cuánto acelera un auto en la Costanera Norte, calcula el trabajo de su motor y divídelo por su masa.
Cuando el bus del colegio frena bruscamente en Avenida Grecia, el trabajo negativo de los frenos reduce la energía cinética de los pasajeros, haciéndolos inclinarse hacia adelante.
- Trabajo mecánico (noun) /ˈtɾa.βa.xo meˈka.ni.ko/
- Magnitud escalar que mide la energía transferida a un cuerpo cuando una fuerza actúa sobre él y produce un desplazamiento. Solo existe trabajo si hay movimiento en la dirección de la fuerza aplicada.
Sinónimos : Trabajo, Trabajo físico
El trabajo no depende solo de cuánto empujas, sino también de hacia dónde empujas y qué tan lejos vas.
Cuando el señor Roberto carga 20 kg de manzanas en su carretilla y la empuja 50 metros en la feria de La Vega, realiza un trabajo de 980 J (considerando g=9.8 m/s² y θ=0°).
- Trabajo negativo (noun) /ˈtɾa.βa.xo neɡaˈti.βo/
- Trabajo realizado por una fuerza cuando tiene un componente opuesto a la dirección del desplazamiento. Disminuye la energía del sistema.
Sinónimos : Trabajo en contra
Cuando frenas tu bicicleta en el Parque Bustamante, el rozamiento realiza trabajo negativo que reduce tu energía cinética hasta detenerte.
W < 0El trabajo negativo del aire sobre un paracaidista en caída libre reduce su velocidad hasta alcanzar la velocidad terminal.
- Trabajo positivo (noun) /ˈtɾa.βa.xo po.siˈti.βo/
- Trabajo realizado por una fuerza cuando tiene un componente en la misma dirección del desplazamiento. Aumenta la energía del sistema.
Sinónimos : Trabajo a favor
Cuando empujas tu carretilla hacia adelante en el supermercado, el trabajo que realizas es positivo y vence el rozamiento.
W > 0El trabajo positivo del motor de un ascensor en el edificio de la Torre Entel eleva a los pasajeros desde el primer piso hasta el piso 30.
- Vatio (noun) /ˈba.tjo/
- Unidad de potencia en el Sistema Internacional. Equivale a 1 julio de energía transferida por segundo. Se usa para medir la potencia de motores, electrodomésticos y sistemas eléctricos.
Sinónimos : Watt
Una ampolleta LED de 10 W consume menos energía que una incandescente de 60 W, pero ilumina igual. ¡Ahorras dinero y energía!
El consumo eléctrico de un refrigerador pequeño en una casa de Maipú es de unos 150 W, lo que equivale a 3600 J por hora.
Termodinámica
- Energía térmica (noun) /e.neɾˈxi.a ˈteɾ.mi.ka/
- Energía interna de un cuerpo asociada al movimiento aleatorio de sus partículas. Se transfiere como calor y depende de la temperatura y la masa del cuerpo.
Sinónimos : Calor, Energía calorífica
Cuando calientas un litro de leche en la cocina de tu casa en Puente Alto, estás aumentando su energía térmica para que no se corte al hervir.
El calor necesario para elevar la temperatura de 2 litros de agua desde 20°C a 100°C (para un mate) es de aproximadamente 672 000 J.