Física de primaria y secundaria · Grades 1–9
29La energía en la vida diaria
Un juguete de cuerda corretea por el suelo, va frenando y se para — hasta que le vuelves a dar cuerda. Una linterna pierde brillo mientras sus pilas se cansan. Y tú mismo te quedas sin fuelle antes de comer. Todo lo que se mueve, brilla, suena o calienta parece estar gastando algo. La física tiene un nombre para ese algo, y quizá sea la palabra más importante de todo este libro: energía.
29.1 El algo que consigue que las cosas pasen
Definición 29.1 (La energía)
La energía es lo que hace falta para que las cosas ocurran: para poner cosas en movimiento, para levantarlas, para iluminarlas, para calentarlas, para hacerlas sonar. Nada anda, brilla ni crece sin que se gaste energía en ello — y quien la gasta tiene que tener antes energía que gastar.
Definición 29.2 (Almacenes de energía)
Un almacén de energía es cualquier cosa que guarde energía lista para usarse. Los grandes almacenes de cada día: la comida (el combustible de tu cuerpo), los combustibles como la leña y la gasolina, las pilas cargadas, un muelle al que se le ha dado cuerda, el agua retenida en alto detrás de una presa — y el Sol ardiente, que derrama energía sobre todo, todo el día y gratis.
Ejemplo 29.3 (Encuentra el almacén)
Detrás de todo lo que anda hay un almacén. El juguete que corretea: su muelle con cuerda. La linterna: sus pilas. El coche: el combustible del depósito. Tú: tu desayuno. El velero: el aire en movimiento del viento. Cuando el almacén se vacía — muelle sin cuerda, pilas gastadas, depósito seco, hora de comer —, el andar se para.
Observación 29.4 (Sin alimentar no hay marcha)
Durante siglos, los inventores persiguieron máquinas que funcionaran para siempre sin nada — ruedas que se giran solas, relojes a los que nunca hay que dar cuerda. Todas y cada una fracasaron. Su fracaso es una de las lecciones más profundas de la física: la energía no se saca nunca de la nada. Todo lo que funciona está siendo alimentado — encuentra el almacén y entenderás la máquina.
29.2 La energía cambia de forma
Ejemplo 29.5 (Formas de la energía)
La energía se deja ver en formas distintas: energía de movimiento en la pelota que rueda y en el viento que sopla; energía luminosa que sale a chorros de la lámpara y del Sol; energía térmica en todo lo que está caliente; energía eléctrica viajando por los cables; energía almacenada esperando tranquilamente en la comida, el combustible, los muelles y las cosas levantadas. El mismo algo, muchas formas.
Proposición 29.6 (La cadena de la energía)
Siempre que ocurre algo, se saca energía de un almacén y se la pasa adelante, casi siempre cambiando de forma por el camino. Nunca se crea de la nada — y tampoco se destruye de verdad: lo que una máquina “gasta” solo se ha pasado adelante, y acaba casi siempre, tarde o temprano, convertido en un calor suave repartido por los alrededores.
Método 29.7 (Leer una cadena de energía)
Para entender cualquier aparato, sigue su cadena:
- busca el almacén del que viene la energía;
- busca el convertidor — la pieza donde la energía cambia de forma;
- nombra las formas que salen — la útil y el calor que se escapa a su lado.
La linterna, seguida: pila (almacén) bombilla (convertidor) luz (útil) un poco de calor (la fuga — tócala).
Ejemplo 29.8 (Cadenas por todas partes)
Tu paseo en bicicleta de la mañana, seguido: el desayuno (almacén) tus músculos (convertidor) movimiento de la bicicleta calor (lo notas — estás sudando). El parque eólico: aire en movimiento palas que giran energía eléctrica en los cables luz en tu lámpara esta noche. La presa: agua en alto el agua que cae hace girar las turbinas energía eléctrica. Las cadenas largas no son más que cadenas cortas enlazadas: forma tras forma tras forma.
29.3 El Sol a la cabecera de la mesa
Ejemplo 29.9 (Casi todas las cadenas empiezan en el Sol)
Sigue casi cualquier cadena hacia atrás y llegarás al Sol. ¿El desayuno? Lo hicieron crecer unas plantas atrapando la luz del Sol; tu cereal es sol enlatado. ¿El viento? El Sol calienta las tierras de manera desigual, y el aire removido es viento — así que hasta los veleros funcionan con luz del Sol. ¿La leña? Luz del Sol almacenada por los árboles. ¿El agua en alto de la presa? La levantó el Sol: evaporó el mar y el vapor llovió sobre las montañas. Los paneles solares se saltan a los intermediarios y ya está.
Observación 29.10 (Una palabra que afilaremos)
Por ahora, la energía es un relato bien contado: almacenes, formas y cadenas. ¿Se puede medir, como la longitud en metros y la masa en gramos? Se puede — la energía tiene su propia unidad y su propia contabilidad exacta, y las dos llegan más adelante en este libro, cuando hayas conocido como es debido la velocidad y la fuerza. Las cadenas que sigues este año son el mapa; los números vendrán a vivir en él.
29.4 Ejercicios
Ejercicio 29.1 ★
¿Qué es la energía, con las palabras de este capítulo? Nombra cuatro cosas que no puedan ocurrir sin ella.
Solución
Solución de Ejercicio 29.1.
La energía es lo que hace falta para que las cosas ocurran. Sin ella nada puede moverse, ser levantado, brillar, calentarse ni sonar — cuatro cualesquiera.
Ejercicio 29.2 ★
Encuentra el almacén: un ratón de cuerda que corretea; un ciclista; una hoguera; un velero; una linterna.
Ejercicio 29.3 ★
Nombra cinco formas de la energía, con un ejemplo de cada una sacado de tu propio día.
Solución
Solución de Ejercicio 29.3.
De movimiento (la pelota que rueda), luminosa (la lámpara), térmica (el baño caliente), eléctrica (los cables de la tostadora) y almacenada (el desayuno, una pila, un muelle con cuerda).
Ejercicio 29.4 ★
Sigue la cadena de energía de una tostadora, como en el Método 29.7: almacén, convertidor y formas que salen.
Ejercicio 29.5 ★
Sigue la cadena desde el embalse de una presa hasta tu lámpara de leer de esta noche.
Ejercicio 29.6 ★
Un teléfono “se muere”. ¿Qué se ha agotado en realidad? ¿Adónde se fue esa energía, según la proposición de la cadena?
Ejercicio 29.7 ★
¿Por qué se calienta un portátil por debajo mientras lo usas? ¿Qué eslabón de la cadena se está dejando ver?
Ejercicio 29.8 ★
Demuestra que un velero funciona con luz del Sol, siguiendo su cadena hacia atrás paso a paso.
Ejercicio 29.9 ★★
Un inventor anuncia una lámpara que “no necesita pila, ni enchufe, ni combustible — sencillamente brilla para siempre”. ¿Qué lección de la Observación 29.4 desafía el anuncio? ¿Qué pregunta deberías hacerle al inventor lo primero?
Solución
Solución de Ejercicio 29.9.
Que la energía no se saca nunca de la nada — todo lo que funciona está siendo alimentado. Primera pregunta: “¿Cuál es el almacén y de dónde tira la lámpara?”. Si el inventor no tiene respuesta, la lámpara pertenece al cajón de los fracasos famosos, junto a las ruedas eternas.
Ejercicio 29.10 ★★
Una pelota de goma soltada a la altura del hombro rebota cada vez más bajo y acaba quieta. “Su energía se ha destruido”, dice Leo. Usa la Proposición 29.6 para defender un final mejor para la historia — ¿en qué forma final se coló la energía de los rebotes?
Solución
Solución de Ejercicio 29.10.
La energía se pasó adelante, no se destruyó: cada rebote gastó parte de la energía de movimiento de la pelota en aplastarla y en rozar el aire y el suelo, y todos esos pagos acaban convertidos en un susurro de calor en la pelota, el suelo y el aire. Demasiado repartido para recogerlo, pero no desaparecido.
Ejercicio 29.11 ★★
Algunas casas calientan agua en paneles negros del tejado; otras cocinan con luz del Sol y espejos curvos; las células solares fabrican electricidad a partir de la luz del día. Explica la frase “los paneles solares se saltan a los intermediarios” del Ejemplo 29.9: ¿qué intermediarios hay entre el Sol y el calor de una fogata de leña?
Solución
Solución de Ejercicio 29.11.
Entre el Sol y la fogata de leña están los intermediarios: los árboles, que se pasaron años atrapando luz del Sol y guardándola en forma de madera, y el fuego, que por fin desempaqueta el almacén. El panel del tejado toma la energía de la luz del Sol directamente — sin árbol, sin años y sin fuego.