sábado, 13 de octubre de 2012

SINTESIS DE PERIODO GRADO QUINTO CIENCIAS NATURALES



¿QUE ES LA ENERGIA?

La energía es una magnitud física que asociamos con la capacidad que tienen los cuerpos para producir trabajo mecánico, emitir luz, generar calor, etc. En todas estas manifestaciones hay un sustrato común, al que llamamos energía, que es propio de cada cuerpo (o sistema material) según su estado físico-químico, y cuyo contenido varía cuando este estado se modifica.

En física la energía es uno de los conceptos básicos debido a su propiedad fundamental: La energía total de un sistema aislado se mantiene constante. Por tanto en el universo no puede existir creación o desaparición de energía, sino transferencia de un sistema a otro o transformación de energía de una forma a otra.

La energía es, por lo tanto, una magnitud física que puede manifestarse de distintas formas: potencial, cinética, química, eléctrica, magnética, nuclear, radiante, etc., existiendo la posibilidad de que se transformen entre sí pero respetando siempre el principio de la conservación de la energía.

DE DONDE SACAMOS LA ENERGIA

La energía primordial que mantiene la vida en nuestro planeta proviene de la radiación solar, la que se transfiere al ecosistema transformándose en las muy variadas formas de energía que conocemos.

La radiación solar en conjunto con la fuerza gravitacional, genera los climas y los cambios climáticos, el desarrollo y crecimiento de plantas y animales, el calor y viento, y la evaporación del agua de los mares, la cual en forma de nubes, es transportada por los vientos hasta la cordillera, donde cae en forma de lluvia dando cuerpo a los ríos, lagos y caídas de agua que el ser humano aprovecha para producir electricidad.

La vida de nuestra civilización depende de las diversas formas de energía, que extraemos de la naturaleza, las cuales convertimos en útiles para nuestro uso, mediante diversos procesos tecnológicos que se explicarán más adelante.

¿COMO SE CLASIFICAN LAS FUENTES DE ENERGIA?

Para clasificar las distintas fuentes de energía se pueden utilizar varios criterios:
 a) Según sean o no renovables.
 b) Según sea su utilización.

LLAMAREMOS FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES a aquéllas cuyo potencial es inagotable por provenir de la energía que llega a nuestro planeta de forma continúa como consecuencia de la radiación solar o de la atracción gravitatoria de otros planetas de nuestro sistema solar. Son la energía solar, eólica, hidráulica, mareomotriz y la biomasa.

LAS FUENTES DE ENERGÍA NO RENOVABLES son aquéllas que existen en una cantidad limitada en la naturaleza. No se renuevan a corto plazo y por eso se agotan cuando se utilizan. La demanda mundial de energía en la actualidad se satisface fundamentalmente con este tipo de fuentes. Los más comunes son carbón, petróleo, gas natural, uranio e hidrógeno (éstas utilizadas en fisión y fusión nuclear respectivamente).

 SEGÚN SEA SU UTILIZACIÓN LAS FUENTES DE ENERGÍA las podemos clasificar en primarias y secundarias. Las primarias son las que se obtienen directamente de la naturaleza, como ejemplo tenemos el carbón, petróleo, gas natural. Es una energía acumulada. Las secundarias, llamadas también útiles o fínales, se obtienen a partir de las primarias mediante un proceso de transformación por medios técnicos. Es el caso de la electricidad o de los combustibles. 

LA ENERGIA SOLAR

La energía solar es la energía obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol.
La radiación solar que alcanza la Tierra puede aprovecharse por medio de captadores que mediante diferentes tecnologías (células fotovoltaicas, helióstatos, colectores térmicos) pueden transformarla en energía eléctrica o térmica. Es una de las llamadas energías renovables o energías limpias.

LA ENERGIA DEL AGUA

Es básicamente una forma de la energía generada por la fuerza del movimiento del agua, que una máquina primaria la transforma inicialmente en energía mecánica y luego una máquina secundaria la transforma en energía eléctrica, también se la conoce como hidrogenaría (aunque esta última esta mas asociada con la energía primaria, mientras la energía hidroeléctrica es energía secundaria).
También es una forma de energía renovable, es decir no se agota (al menos mientras subsista el ciclo hidrológico). En pocos lugares todavía la hidroenergía se la transforma en energía mecánica (usando una máquina primaria) pero casi toda la hidroenergía aprovechada en el mundo se la transforma en energía eléctrica, para ello hacemos uso de las denominadas plantas o centrales hidroeléctricas.

ENERGIA DEL VIENTO O ENERGIA EOLICA

Energía eólica es la energía obtenida del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transmutada en otras formas útiles para las actividades humanas. En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica mediante aerogeneradores. La energía eólica produjo un 16% del consumo eléctrico en 2011.
La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al remplaza termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde. Su principal inconveniente es la intermitencia del viento.

FORMAS Y MANIFESTACIONES DE LA ENERGIA

Existen Diferentes Tipos De Energía

ENERGIA POTENCIAL
En un sistema físico, la energía potencial es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar.

ENERGIA CINETICA
En física, la energía cinética de un cuerpo es aquella energía que posee debido a su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su velocidad. Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética.

ENERGIA ELECTRICA
Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos cuando se los pone en contacto por medio de un conductor eléctrico y obtener trabajo. La energía eléctrica puede transformarse en muchas otras formas de energía, tales como la energía luminosa o luz, la energía mecánica y la energía térmica.

ENERGIA QUIMICA
La energía química, por lo tanto, es aquella producida por reacciones químicas. Un ejemplo de energía química es la que desprende el carbón al quemarse. Las pilas y las baterías también poseen energía química.
El calor  que se genera o la violencia de la reacción química producen movimiento o permiten desarrollar un trabajo. Es importante destacar que los alimentos también son fuente de energía química ya que, al ser procesados por el organismo, ofrecen calor (calorías), proteínas y vitaminas.
La energía química, en definitiva, es una de las tantas manifestaciones de la energía. Si bien este tipo de energía está siempre presente en la materia, sólo se manifiesta cuando se registra una alteración de ésta.

ENERGIA CALORIFICA
La energía calorífica es la manifestación de la energía en forma de calor. En todos los materiales los átomos que forman sus moléculas están en continuo movimiento ya sea trasladándose o vibrando. Este movimiento implica que los átomos tienen una determinada energía cinética a la que nosotros llamamos calor o energía calorífica.
Si aumentamos la temperatura a un elemento aumentamos su energía calorífica pero no siempre que aumentamos la energía calorífica de un cuerpo aumente su temperatura ya que en los cambios de fase la temperatura se mantiene. Un ejemplo grafico seria calentar un cazo de agua, poco a poco le vamos dando energía calorífica y va aumentando su temperatura, pero cuando llega a los 100ºC (temperatura de ebullición) la energía calorífica que le suministramos a partir de ahora se utiliza para cambiar de fase (a gas, vapor de agua) pero no para aumentar la temperatura.

ENERGIA SONORA
La energía sonora (o energía acústica) es la energía que transmiten o transportan las ondas sonoras. Procede de la energía vibracional del foco sonoro y se propaga a las partículas del medio que atraviesan en forma de energía cinética (movimiento de las partículas), y de energía potencial (cambios de presión producidos en dicho medio, o presión sonora). Al irse propagando el sonido a través del medio, la energía se transmite a la velocidad de la onda, pero una parte de la energía sonora se disipa en forma de energía térmica.1 La energía acústica suele tener valores absolutos bajos, y su unidad de medida es el julio (J). Aunque puede calcularse a partir de otras magnitudes como la intensidad sonora, también se pueden calcular otras magnitudes relacionadas, como la densidad o el flujo de energía acústica.

ENERGIA LUMINICA
En fotometría la energía lumínica es la fracción percibida de la energía transportada por la luz y que se manifiesta sobre la materia de distintas maneras, una de ellas es arrancar los electrones de los metales, puede comportarse como una onda o como si fuera materia, pero lo más normal es que se desplace como una onda e interactúe con la materia de forma material o física. La energía lumínica es de hecho una forma de energía electromagnética. La energía luminosa no debe confundirse con la energía radiante.

CLASES DE ENERGIA

EL CALOR

El calor es el proceso de transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico (ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación se entibia).
La energía puede ser transferida por diferentes mecanismos, entre los que cabe reseñar la radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado.
La energía que puede intercambiar un cuerpo con su entorno depende del tipo de transformación que se efectúe sobre ese cuerpo y por tanto depende del camino. Los cuerpos no tienen calor, sino energía interna.
La energía existe en varias formas. En este caso nos enfocamos en el calor, que es el proceso mediante el cual la energía se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia de temperatura.

PROPAGACION DEL CALOR

El calor siempre pasa de los cuerpos calientes a los cuerpos fríos, por esta razón los cuerpos constantemente desprenden y absorben calor.
·         Los cuerpos absorben calor cuando están a menos temperatura que las cosas que lo rodean. Por ejemplo, cuando ponemos una olla con agua fría en la estufa y encendemos la hornilla, al poco tiempo el agua se calienta. Esto se debe a que le calor de la hornilla pasa  a la olla y de la olla pasa al agua.
·         Los cuerpos desprenden calor cuando están a mayor temperatura que las cosas que lo rodean. Por ejemplo, la comida caliente se enfría poco a poco, porque u calor pasa al aire que lo rodea.
Algunos materiales se calientan y se enfrían más rápido que otros. Por ejemplo, si ponemos al sol una bola de hierro y una bola de madera, la bola de hierro se calienta antes que la de madera. Estos materiales que conducen bien el calor reciben el nombre de conductores. El cobre, el hierro y el aluminio con conductores.
Otros materiales se calientan y se enfrían en forma muy lenta. Los materiales que conducen mal el calor reciben el nombre de aislantes. La madera y el pastico son de este tipo.

EFECTOS DEL CALOR

El calor provoca cambios de estado en la materia. Por ejemplo, cuando el agua recibe calor, pasa de estado solido a estado gaseoso. El calor puede, además, provocar un cambio en el volumen de algunos cuerpos. Cuando un cuerpo recibe calor, aumenta su volumen, es decir, se dilata y cuando un cuerpo pierde calor, disminuye su volumen, es decir se contrae.

EL SONIDO

El sonido es una forma de energía que emiten los cuerpos cuando vibran, y esta vibración se produce cuando los cuerpos se golpean, se agitan, se soplan, se pulsan o se frotan.
El sonido es desde el punto de vista físico, el movimiento ondulatorio en un medio elástico (normalmente el aire), debido a cambios rápidos de presión, generados por el movimiento vibratorio de un cuerpo sonoro. En general, se llama sonido a la sensación, en el órgano del oído, producida por este movimiento.

PROPAGACIÓN DEL SONIDO

La propagación del sonido presenta las siguientes características:
Para que se pueda propagar, el sonido tiene que viajar a través de algún material, como el aire o el agua. El sonido se propaga en todas las direcciones por eso cuando encendemos el radio en una habitación de la casa, también se puede escuchar en otras habitaciones.
El sonido se propaga a  gran velocidad.
Cuando un sonido choca contra un objeto, rebota y vuelve hacia el lugar en donde se produjo. A este fenómeno se le llama reflexión del sonido.
El sonido repetido que oímos cuando un sonido se refleja se llama eco.

MAGNITUDES FÍSICAS DEL SONIDO

Como todo movimiento ondulatorio, el sonido puede representarse por una curva ondulante como, por ejemplo, una sinusoide, y se pueden aplicar las mismas magnitudes y unidades de medida que a cualquier onda:

·         LONGITUD DE ONDA: indica el tamaño de una onda, que es la distancia entre el principio y el final de una onda completa (ciclo).
·         FRECUENCIA: número de ciclos (ondas completas) que se producen o que se reciben por unidad de tiempo. En el caso del sonido la unidad de tiempo es el segundo y la frecuencia se mide en Hertz (ciclos por segundo). Ambos valores no tienen porqué coincidir debido al efecto Doppler.
·         PERIODO: es el tiempo que tarda cada ciclo en repetirse.
·         AMPLITUD: indica la cantidad de energía que contiene una señal sonora. No hay que confundir amplitud con volumen o potencia acústica.
·         FASE: la fase de una onda expresa su posición relativa con respecto a otra onda.
·         POTENCIA: la potencia acústica es la cantidad de energía radiada en forma de ondas por unidad de tiempo por una fuente determinada. La potencia acústica depende de la amplitud.

CUALIDADES DEL SONIDO

LA INTENSIDAD: Es la cualidad que permite diferenciar un sonido fuerte de un sonido débil. Por ejemplo, la denotación producida por el disparo de un cañón es un sonido fuerte, mientras que el tictac de un reloj es un sonido débil.

EL TIMBRE: Es la cualidad del sonido que permite establecer la diferencia entre los sonidos que produce cada voz y cada instrumento.

EL TONO: Es la cualidad del sonido que permite distinguir un sonido agudo de un sonido grave. Por ejemplo, el silbato de un árbitro produce un sonido agudo, mientras que el contrabajo produce sonidos graves.

LA LUZ

Se llama luz (del latín lux, lucis) a la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye todo el campo de la radiación conocido como espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible señala específicamente la radiación en el espectro visible.
La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones.
El estudio de la luz revela una serie de características y efectos al interactuar con la materia, que permiten desarrollar algunas teorías sobre su naturaleza.

CUERPOS LUMINOSOS

Cuerpos luminosos: todo aquel que "emana" radiaciones electromagnéticas en el espectro de la luz visible, ya sea por fuente propia o reflejada. También son cuerpos luminosos los que emiten luz, no importa si es propia o reflejada. El Sol es Luminoso natural. La Luna Luminoso artificial.

CUERPOS NO LUMINOSOS

Los cuerpos que no emiten luz, se denominan cuerpos no luminosos o cuerpos iluminados. Ejemplo: un libro, una mesa, etc.

Así como clasificamos las fuentes luminosas, también podemos clasificar los cuerpos iluminados según cómo se comportan cuando son iluminados:

·         CUERPOS TRANSPARENTES: Se define como los materiales que pueden dejar pasar la luz a grandes niveles y por lo tanto por completo. Toso lo que se vea a través de estos se podrá ver con nitidez y de modo normal. Ejemplo. Cristal de puerta, vidrio, platico liso, cristal de corcho, etc.
·         CUERPOS TRASLUCIDOS: Cuerpos a través del cual pasa poca luz pero que no deja ver sino confusamente e irreconociblemente las formas o lo que hay detrás de él. Ejemplo: vitrales, vidrio esmeralizado, papel cebolla, gelatina, etc.
·         CUERPOS OPACOS: Material que no deja pasar la luz en proporción apreciable. Es una propiedad óptica de la materia que tiene diversos grados y propiedades. Generalmente se dice que un material es opaco cuando bloquea el paso de la luz visible. Ejemplo: Un espejo una cartulina, una puerta de madera un mantel.

REFLEXION DE LA LUZ

Cuando un rayo de luz que se propaga a través de un medio homogéneo encuentra en su camino una superficie bien pulida, se refleja en ella siguiendo una serie de leyes. Este fenómeno es conocido como reflexión regular o especular.
La reflexión suele asociarse al análisis de alguna situación a través del pensamiento. En el ámbito de la física, sin embargo, la reflexión (del latín reflexĭo) es una modificación  que se produce en la dirección de una onda o de un rayo. Dicho cambio tiene lugar en el espacio que separa dos medios, lo que hace que la onda o el rayo vuelva a su medio original.
Un fenómeno o acción esta que se produce en el campo de la luz y que para entenderlo hay que tener muy presente que dicha luz se caracteriza fundamentalmente porque cuenta con tres propiedades básicas. La primera de ellas es que se propaga en línea recta. La segunda es que se refleja cuando llega a cualquier superficie que sea reflectante y la tercera es que cambia de dirección en el momento que pasa de un medio a otro.

CLASES DE ESPEJOS

ESPEJO PLANO: Un espejo plano es una superficie plana muy pulimentada que puede reflejar la luz que le llega con una capacidad reflectora de la intensidad de la luz incidente del 95% (o superior) .
Los espejos planos se utilizan con mucha frecuencia. Son los que usamos cada mañana para mirarnos. En ellos vemos nuestro reflejo, una imagen que no está distorsionada.

ESPEJO CONVEXO: Los espejos convexos hacen diverger los rayos luminosos paralelos. Se suele usar en supermercados y bancos como una manera de tener una vista de amplio espectro. En un espejo convexo sólo se forman imágenes virtuales.

ESPEJO CONCAVO: Un espejo cóncavo refleja la luz desde la parte curva interna. Cuando los rayos de luz que provienen de un objeto, inciden paralelos al eje principal siguiendo la ley de reflexión. Los rayos que se reflejan sobre el, a igual distancia del eje principal, son simétricos. Donde estos rayos se encuentran hayas el foco principal o punto focal del espejo. Este punto queda en el medio del objeto reflejado y el punto que esta en el medio del espejo

REFRACCION DE LA LUZ

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda.
Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total. Aunque el fenómeno de la refracción se observa frecuentemente en ondas electromagnéticas como la luz, el concepto es aplicable a cualquier tipo de onda.

LA ELECTRICIDAD

La electricidad es un fenómeno físico originado por cargas eléctricas, estáticas o en movimiento, y por su interacción. Cuando una carga se encuentra en reposo produce fuerzas sobre otras situadas en su entorno. Si la carga se desplaza produce también fuerzas magnéticas. Hay dos tipos de carga eléctrica, llamadas positiva y negativa.
La electricidad está presente en algunas partículas subatómicas. La partícula fundamental más ligera que lleva carga eléctrica es el electrón, que transporta una unidad de carga. Los átomos, en circunstancias normales, contienen electrones, y a menudo los que están más alejados del núcleo se desprenden con mucha facilidad. En algunas sustancias, como los metales, proliferan los electrones libres. De esta manera, un cuerpo queda cargado eléctricamente gracias a la reordenación de los electrones.

Un átomo normal tiene cantidades iguales de carga eléctrica positiva y negativa; por lo tanto, es eléctricamente neutro. La cantidad de carga eléctrica transportada por todos los electrones del átomo, que por convención es negativa, está equilibrada por la carga positiva, localizada en el núcleo. Si un cuerpo contiene un exceso de electrones quedará cargado negativamente. Por lo contrario, con la ausencia de electrones, un cuerpo queda cargado positivamente, debido a que hay más cargas eléctricas positivas en el núcleo.



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