¿Alguna vez te has preguntado por qué subir las escaleras del cerro de Monserrate en Bogotá te deja sin aliento? O ¿por qué un bus escalera en Medellín gasta tanto combustible para subir la loma de Las Palmas? La respuesta está en la energía y el trabajo, la moneda invisible que mueve todo en el universo... ¡y en tu vida diaria! Desde el precio de la luz en tu casa de Barranquilla hasta el esfuerzo de un vendedor de arepas en el mercado de Paloquemao, todo se rige por estas leyes físicas. Este glosario te ayudará a entender cómo la física explica el mundo que te rodea, usando ejemplos que conoces: desde el peso de tu mochila en el colegio hasta el consumo de energía de tu nevera. ¡Vamos a descifrar juntos esta moneda invisible!
Electromagnetismo
- energía eléctrica (noun) /e.neɾˈxi.a e.lekˈtɾi.ka/
- Energía asociada al movimiento de cargas eléctricas. En Colombia, la energía que enciende tu computador en Bogotá proviene de plantas hidroeléctricas como la de Guatapé o de térmicas en la Guajira.
Sinónimos : electricidad, corriente eléctrica
Se mide en kilovatios-hora (kWh) en tu factura de energía. ¡Es la moneda que pagas cada mes por usar electrodomésticos!
Un foco de 60 vatios encendido durante 5 horas en tu casa de Cali consume 0.3 kWh de energía eléctrica, lo que cuesta aproximadamente 180 pesos colombianos.
- potencia eléctrica (noun) /poˈten.sja e.lekˈtɾi.ka/
- Rapidez con la que se transfiere energía eléctrica. Se mide en vatios. En Colombia, los electrodomésticos tienen una etiqueta que indica su potencia eléctrica en vatios.
Sinónimos : capacidad eléctrica
Cuanto mayor sea la potencia, más rápido consume energía el dispositivo. ¡Es como pagar más por un servicio más rápido!
Un microondas de 1200 vatios en tu cocina de Medellín consume energía eléctrica a una tasa de 1200 julios por segundo.
Energías alternativas
- energía eólica (noun) /e.neɾˈxi.a eˈo.li.ka/
- Energía obtenida del viento mediante aerogeneradores. En Colombia, los parques eólicos más importantes están en La Guajira, donde los vientos alisios son constantes y fuertes.
Sinónimos : energía del viento
Es una fuente limpia y renovable, pero depende de las condiciones climáticas. ¡Es como tener un molino de viento que genera electricidad mientras sopla el viento!
Un aerogenerador de 2 MW en La Guajira puede generar hasta 16000 kWh al día cuando el viento sopla a 12 m/s, suficiente para alimentar 1000 hogares.
- energía no renovable (noun) /e.neɾˈxi.a no re.noˈβa.ble/
- Energía obtenida de fuentes finitas que se agotan con el uso. En Colombia, el carbón de la Guajira y el petróleo de los Llanos Orientales son ejemplos de fuentes no renovables que se están agotando.
Sinónimos : energía fósil
Su uso contribuye al cambio climático y la contaminación. ¡Es como gastar tus ahorros sin posibilidad de recuperarlos!
Una termoeléctrica en Barranquilla que quema carbón para generar electricidad emite aproximadamente 820 gramos de CO₂ por cada kWh producido.
- energía renovable (noun) /e.neɾˈxi.a re.noˈβa.ble/
- Energía obtenida de fuentes naturales que se regeneran a una tasa mayor que la de consumo. En Colombia, el 70% de la energía eléctrica proviene de hidroeléctricas como la de Guatapé, y hay un creciente uso de energía solar en zonas rurales.
Sinónimos : energía limpia
Las energías renovables son sostenibles y reducen la huella de carbono. ¡Es como usar pesos colombianos que no pierden valor con el tiempo!
Un panel solar en una finca cafetera de Quindío puede generar 5 kWh al día, suficiente para alimentar un refrigerador pequeño durante 10 horas.
- energía solar (noun) /e.neɾˈxi.a soˈlaɾ/
- Energía obtenida de la radiación electromagnética del sol. En Colombia, el potencial solar es alto especialmente en la región Caribe, donde hay más de 300 días soleados al año.
Sinónimos : luz solar
Se captura con paneles fotovoltaicos y se convierte en energía eléctrica. ¡Es como tener una fuente inagotable de luz y calor!
Un panel solar de 300 vatios en Cartagena puede generar hasta 1.5 kWh al día, suficiente para alimentar un televisor durante 5 horas.
Física moderna
- energía nuclear (noun) /e.neɾˈxi.a nu.kleˈaɾ/
- Energía liberada durante reacciones nucleares, ya sea por fisión o fusión. En Colombia, la única planta nuclear es la de investigación en el Instituto de Ciencias Nucleares y Energías Alternativas (INEA) en Bogotá.
Sinónimos : energía atómica
Produce grandes cantidades de energía con poco combustible, pero genera residuos radiactivos peligrosos. ¡Es como tener un billete de lotería que te da mucho dinero pero con un costo ambiental alto!
La fisión de 1 gramo de uranio-235 libera aproximadamente 80 terajulios de energía, equivalente a 20000 toneladas de TNT.
Mecánica
- conservación de la energía (noun) /kon.seɾ.βaˈsjon de la e.neɾˈxi.a/
- Principio fundamental que establece que la energía total de un sistema aislado permanece constante. En Colombia, esto explica por qué el agua de Caño Cristales no se agota al caer: su energía potencial se convierte en cinética y luego en calor al chocar con las rocas.
Sinónimos : ley de conservación, equilibrio energético
La energía no desaparece, solo cambia de forma. ¡Es como el peso colombiano: siempre está circulando, nunca se pierde!
Cuando lanzas una pelota hacia arriba desde el malecón de Cartagena, su energía cinética inicial se convierte en energía potencial al alcanzar la altura máxima, y luego vuelve a cinética al caer.
- energía (noun) /e.neɾˈxi.a/
- Capacidad de un sistema para realizar trabajo. La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. En Colombia, la energía que usas en tu casa proviene de plantas hidroeléctricas como la de Guatapé o de térmicas que queman carbón de la Guajira.
Sinónimos : fuerza vital, capacidad
Es la moneda universal de la física: todo lo que ocurre en el universo implica un intercambio o transformación de energía.
Cuando enciendes el ventilador en tu casa de Cali para combatir el calor de 32°C, estás transformando energía eléctrica en energía cinética que mueve las aspas.
- energía cinética (noun) /e.neɾˈxi.a θiˈne.ti.ka/
- Energía asociada al movimiento de un objeto. Depende de la masa y la velocidad al cuadrado. Cuando vas en un bus escalera en Medellín bajando por la loma de Las Palmas, tu energía cinética aumenta peligrosamente si el conductor acelera.
Sinónimos : energía de movimiento
Cuanto más rápido vas y más pesado es el objeto, más energía cinética tiene. ¡Por eso los accidentes en la Autopista Norte de Bogotá pueden ser tan graves!
Un ciclista de 70 kg que circula a 10 m/s (36 km/h) por la ciclorruta de la carrera 7ª en Bogotá tiene una energía cinética de 3500 julios, suficiente para romper un vidrio si choca.
- energía mecánica (noun) /e.neɾˈxi.a meˈka.ni.ka/
- Suma de la energía cinética y potencial de un sistema. En Colombia, un ciclista en la ciclorruta de la 26 en Bogotá tiene energía mecánica que combina su movimiento y su altura relativa.
Sinónimos : energía total
En sistemas conservativos, la energía mecánica total se mantiene constante. ¡Es como tu presupuesto mensual: la suma de ingresos y gastos se mantiene igual!
Un ciclista de 80 kg a 5 m/s en una colina de 10 m de altura en el cerro de Guadalupe tiene una energía mecánica de 4000 + 7840 = 11840 julios.
- energía potencial (noun) /e.neɾˈxi.a po.tenˈtjal/
- Energía almacenada en un sistema debido a su posición o configuración. En Colombia, un turista en el teleférico de Medellín tiene energía potencial gravitatoria que se convierte en cinética al bajar.
Sinónimos : energía almacenada, energía de posición
La energía potencial es como un ahorro energético: está ahí esperando ser convertida en energía cinética o trabajo útil.
Un paquete de 5 kg en la parte alta del almacén de Éxito en el norte de Cali tiene una energía potencial de 245 julios (usando g≈9.8 m/s² y h=5 m).
- energía potencial elástica (noun) /e.neɾˈxi.a po.tenˈtjal eˈlas.ti.ka/
- Energía almacenada en un objeto elástico cuando se deforma. En Colombia, cuando estiras una banda elástica para lanzar una piedra en la playa de Cartagena, estás almacenando energía potencial elástica.
Sinónimos : energía de resorte
Depende de la constante elástica y la deformación al cuadrado. ¡Es como comprimir un resorte: cuanto más lo aprietas, más energía almacenas!
Una banda elástica con constante k=200 N/m estirada 0.1 m tiene una energía potencial elástica de 1 julio, suficiente para lanzar una piedra pequeña unos 2 metros.
- energía potencial gravitatoria (noun) /e.neɾˈxi.a po.tenˈtjal ɡɾa.βi.taˈtoɾ.ja/
- Energía potencial asociada a la posición de un objeto en un campo gravitatorio. En Colombia, un turista en el teleférico de Medellín tiene más energía potencial gravitatoria en la estación superior que en la inferior.
Sinónimos : energía gravitacional
Depende de la masa, la gravedad y la altura. ¡Cuanto más alto estés, más energía potencial tienes, como cuando subes al cerro de Monserrate!
Un turista de 75 kg en la estación superior del teleférico de Medellín (altura ≈ 100 m) tiene una energía potencial gravitatoria de 73500 julios respecto al nivel del mar.
- fuerza (noun) /ˈfweɾ.sa/
- Interacción que cambia el estado de movimiento de un objeto. Se mide en newtons. En Colombia, la fuerza de gravedad que sientes al estar en Bogotá (2640 msnm) es menor que en Cartagena (nivel del mar) porque estás más lejos del centro de la Tierra.
Sinónimos : empuje, tracción, impulso
La fuerza es la causa de los cambios en el movimiento. Sin fuerza, los objetos se mantendrían en reposo o movimiento rectilíneo uniforme.
Cuando cargas una bolsa de arroz de 2 kilogramos en el mercado de Paloquemao, estás ejerciendo una fuerza hacia arriba de aproximadamente 20 newtons para contrarrestar la fuerza de gravedad.
- 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. En Colombia, la fuerza gravitatoria que actúa sobre un turista en el teleférico de Medellín es conservativa: el trabajo es el mismo si va directo o por una ruta más larga.
Sinónimos : fuerza potencial
Las fuerzas conservativas permiten definir energía potencial. ¡Son como las rutas de TransMilenio: siempre terminas en el mismo lugar con el mismo costo energético!
El trabajo realizado por la gravedad al llevar un paquete desde el primer piso hasta el tercero de un edificio en Barranquilla es el mismo si usas la escalera o el ascensor (ignorando el rozamiento).
- potencia (noun) /poˈten.sja/
- Rapidez con la que se realiza un trabajo o se transfiere energía. Se mide en vatios. En Colombia, cuando pagas la factura de energía, parte de lo que pagas corresponde a la potencia contratada para tu hogar.
Sinónimos : rendimiento, velocidad energética
No es lo mismo hacer un trabajo rápido que lento. La potencia mide qué tan rápido puedes transferir energía.
Un motor de 1000 vatios en una licuadora de frutas en Medellín puede triturar un banano en 10 segundos, mientras que hacerlo a mano te tomaría un minuto.
- rozamiento (noun) /ro.saˈmjen.to/
- Fuerza que se opone al movimiento relativo entre dos superficies en contacto. En Colombia, cuando caminas por la calle 19 en Medellín con zapatos nuevos, el rozamiento te permite avanzar sin resbalar en el piso mojado.
Sinónimos : fricción, resistencia
El rozamiento disipa energía en forma de calor. ¡Es el enemigo de la eficiencia energética!
Para arrastrar un mueble de 50 kg en el piso de tu casa en Barranquilla, necesitas vencer un rozamiento de aproximadamente 122.5 newtons (usando μ=0.25 y g=9.8 m/s²).
- teorema trabajo-energía (noun) /te.oˈɾe.ma ˈtɾa.βa.xo e.neɾˈxi.a/
- Establece que el trabajo neto realizado sobre un objeto es igual al cambio en su energía cinética. En Colombia, esto explica por qué un bus que frena bruscamente en la autopista Medellín-Bogotá puede causar lesiones a los pasajeros.
Sinónimos : relación trabajo-energía, principio de energía
El trabajo realizado por todas las fuerzas sobre un objeto modifica su energía cinética. ¡Es la conexión directa entre fuerza y movimiento!
Si un carro de 1000 kg reduce su velocidad de 20 m/s a 10 m/s en 5 segundos en la vía a Girardot, el trabajo neto realizado por los frenos es -150000 julios.
- trabajo (noun) /tɾaˈβa.xo/
- Producto de una fuerza aplicada sobre un objeto por el desplazamiento que produce en la dirección de la fuerza. En física, no es lo mismo que el esfuerzo que sientes al cargar una maleta en el aeropuerto Eldorado.
Sinónimos : labor física, esfuerzo medible
El trabajo es energía transferida. Si no hay desplazamiento, no hay trabajo, por más que te esfuerces.
Cuando empujas tu bicicleta 50 metros desde la Universidad Nacional hasta la carrera séptima en Bogotá con una fuerza de 20 newtons en la misma dirección, el trabajo realizado es 1000 julios.
- trabajo negativo (noun) /tɾaˈβa.xo neɡaˈti.βo/
- Trabajo realizado por una fuerza que se opone al desplazamiento del objeto. En Colombia, cuando frenas tu bicicleta en la ciclorruta de la 7ª en Bogotá para no chocar con un peatón, estás realizando trabajo negativo.
Sinónimos : trabajo resistente
El trabajo negativo reduce la energía cinética del objeto. ¡Es como gastar pesos colombianos en lugar de ganarlos!
Si aplicas una fuerza de 30 newtons opuesta al movimiento para detener tu bicicleta de 80 kg que va a 5 m/s en 4 segundos, el trabajo negativo realizado es -200 julios.
Termodinámica
- calor (noun) /kaˈloɾ/
- Transferencia de energía térmica entre sistemas a diferentes temperaturas. En Colombia, cuando pones hielo en tu jugo de lulo para refrescarlo, el calor fluye del jugo al hielo hasta que ambos alcanzan la misma temperatura.
Sinónimos : transferencia térmica
El calor es energía en tránsito, no una propiedad del sistema. ¡No confundas calor con temperatura!
Si mezclas 100 g de café a 80°C con 100 g de leche a 5°C en una taza en Medellín, el calor transferido hasta alcanzar equilibrio térmico es aproximadamente 14700 julios.
- consumo energético (noun) /konˈsu.mo e.neɾˈxe.ti.ko/
- Cantidad total de energía utilizada por un sistema en un período determinado. En Colombia, tu factura de energía muestra el consumo energético mensual de tu hogar en kilovatios-hora (kWh).
Sinónimos : gasto energético, uso de energía
Se calcula multiplicando la potencia por el tiempo de uso. ¡Es lo que pagas cada mes en pesos colombianos!
Si usas un ventilador de 75 vatios durante 8 horas al día en tu casa de Bogotá, el consumo energético diario es 0.6 kWh, lo que cuesta aproximadamente 360 pesos colombianos al día.
- eficiencia energética (noun) /e.fiˈsjen.sja e.neɾˈxe.ti.ka/
- Medida de qué tan bien un dispositivo convierte la energía de entrada en energía útil. En Colombia, los electrodomésticos con etiqueta de eficiencia energética A+++ pueden ahorrar hasta un 50% en tu factura de energía.
Sinónimos : optimización energética
Cuanto mayor sea la eficiencia, menos energía se desperdicia. ¡Es como obtener más por menos dinero!
Una nevera con eficiencia energética A+++ en un hogar de Medellín consume 300 kWh al año, mientras que una de eficiencia D consume 600 kWh, costando el doble.
- energía potencial química (noun) /e.neɾˈxi.a po.tenˈtjal kiˈmi.ka/
- Energía almacenada en los enlaces químicos de las moléculas. En Colombia, la energía que obtienes al comer una bandeja paisa proviene de la energía potencial química de los alimentos.
Sinónimos : energía de los alimentos
Se libera durante reacciones químicas como la combustión o la digestión. ¡Es la energía que te permite correr por el parque Simón Bolívar!
Un chocolate de 100 gramos tiene aproximadamente 2300 kilojulios de energía potencial química, suficiente para correr 20 minutos a 10 km/h.
- energía térmica (noun) /e.neɾˈxi.a ˈteɾ.mi.ka/
- Energía asociada al movimiento aleatorio de las partículas de un objeto. En Colombia, cuando tomas un tinto caliente en una cafetería de Bogotá, estás recibiendo energía térmica que se transfiere de la estufa a la taza.
Sinónimos : calor, energía interna
La energía térmica fluye de objetos calientes a fríos hasta alcanzar equilibrio. ¡Como el calor que sientes cuando te acercas a una arepa recién salida del fogón en cualquier pueblo colombiano!
Para calentar 250 ml de agua de 20°C a 90°C en una tetera eléctrica en tu casa de Cali, necesitas transferir aproximadamente 73500 julios de energía térmica.
- rendimiento (noun) /ren.diˈmjen.to/
- Relación entre la energía útil obtenida y la energía total invertida, expresada en porcentaje. En Colombia, los electrodomésticos modernos tienen mayor rendimiento que los viejos, lo que se refleja en tu factura de energía.
Sinónimos : eficiencia, eficacia
Ningún sistema es 100% eficiente. Siempre hay pérdidas, generalmente en forma de calor. ¡Como cuando pagas 100000 pesos por un servicio y solo recibes 80000 en valor real!
Una nevera nueva en un hogar de Medellín tiene un rendimiento del 65%, mientras que una vieja de 20 años solo alcanza el 35%. Por eso la factura de energía es más alta.
Unidades
- julio (noun) /ˈxu.ljo/
- Unidad del Sistema Internacional para medir energía y trabajo. Equivale a la energía transferida cuando una fuerza de 1 newton mueve un objeto 1 metro en la dirección de la fuerza. En Colombia, un julio es una cantidad pequeña de energía, como el trabajo necesario para levantar una manzana 1 metro.
Sinónimos : joule
1 julio = 1 newton × 1 metro. ¡Es la 'moneda básica' de la energía en física!
Para levantar una bolsa de azúcar de 1 kg desde el suelo hasta la mesa de tu cocina en Medellín (altura 1 m), necesitas realizar un trabajo de aproximadamente 9.8 julios.
- newton (noun) /ˈnew.ton/
- Unidad del Sistema Internacional para medir fuerza. Equivale a la fuerza necesaria para acelerar una masa de 1 kilogramo a 1 metro por segundo al cuadrado. En Colombia, la fuerza de gravedad sobre una manzana de 100 gramos es aproximadamente 1 newton.
Sinónimos : unidad de fuerza
1 newton ≈ peso de una manzana pequeña. ¡Es la 'moneda básica' de las fuerzas!
Para levantar una botella de agua de 1 litro (1 kg) desde el suelo hasta la mesa en tu casa de Cali, necesitas aplicar una fuerza de aproximadamente 9.8 newtons.
- vatio (noun) /ˈba.tjo/
- Unidad del Sistema Internacional para medir potencia. Equivale a 1 julio por segundo. En Colombia, los electrodomésticos se clasifican por su potencia en vatios: una bombilla LED tiene 10 vatios, un ventilador 75 vatios.
Sinónimos : watt
1 vatio = 1 julio/segundo. ¡Es la 'velocidad' a la que se gasta tu energía!
Un bombillo LED de 10 vatios encendido durante 1 hora consume 36000 julios de energía, lo que cuesta aproximadamente 21.6 pesos colombianos.