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Si algo cambia hay energía

Al mirar a nuestro alrededor observamos que todo está en continuo cambio: vehículos que circulan por las calles, un avión que surca el cielo, el sonido de un timbre, la temperatura del aire, incluso nuestro cuerpo, que piensa, respira, se mueve, crece... Nuestras funciones vitales se mantienen por la energía que liberan los alimentos cuando los ingerimos. Y es la energía la que nos permite desplazarnos, jugar, trabajar… Es el motor de cada una de nuestras acciones. La vida en la Tierra, en cualquiera de sus formas, no sería posible sin la energía que nos llega del Sol en forma de la luz y de calor. Todo lo que ocurre se puede entender en clave de sucesivas transformaciones de energía y transferencias de unos cuerpos a otros.

Bicicleta Animación Plano inclinado


¿Qué tienen en común todos estos procesos?

LA ENERGÍA, que es la capacidad que tiene un sistema material para producir cambios en otro sistema material o sobre sí mismo. Veremos que se presenta en muchas formas, todas ellas interconvertibles entre sí.

¿Qué sabemos de la energía?

Agrupamiento:
Individual

Actividad individualActividad 1

La palabra energía se utiliza en nuestra vida cotidiana en muchas ocasiones. Los cuerpos pueden poseer mayor o menor cantidad de energía. Cuanto mayor sea la cantidad de energía que posee un cuerpo, mayor será su capacidad de provocar cambios. Una bomba posee mayor cantidad de energía y, por tanto, mayor capacidad para provocar cambios que un petardo.

  • La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo.
  • La energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la reacción de combustión de la gasolina en el motor de un coche.

Veamos las siguientes situaciones:

Energía que tiene una persona

Lanzamiento de martilloSkeeze. Lanzamiento de martillo (CC0)

El deportista de la imagen tiene energía, es decir tiene la capacidad de producir
cambios, por ejemplo lanzar el martillo. Él decidirá si emplea o no la energía que
posee. Si lo lanza, la energía comunicada al martillo proviene de la contración y estiramiento de sus músculos que se puede producir porque previamente se hatransformado la energía contenida en los alimentos en la digestión.


Energía de los combustibles

Combustibles
Pixabay. Combustibles (CC0)

Los combustibles fósiles (petróleo, carbón, gas natural etc) tienen energía, dado que al arder pueden producir cambios: movimientos, calor, colisiones etc. Esa energía puede ser usada o no, es una capacidad que tienen.

Estos recursos se formaron a partir de materia orgánica proveniente de plantas, microorganismos, bacterias y algas, que mediante la fotosíntesis transformaron la energía del sol en energía química.

Energía del agua de un embalse

Central hidroeléctrica
Pixabay.Central hidroeléctrica.(CC0)

El agua retenida en embalses o pantanos a gran altura posee energía que llamamos potencial. Si en un momento dado se deja caer hasta un nivel inferior, esa energía se convierte en energía cinética y, posteriormente, en energía eléctrica en la central hidroeléctrica.

Energía de las bolas de billar

Bolas de billar
Pixabay. Bolas de billar (CC0)

La bola amarilla permanece en reposo mientras no sea golpeada con el taco. Las otras también mientras no las golpee la bola amarilla u otra que previamente haya sido golpeada por ella.

La energía comunicada al taco proviene a su vez de la contracción y estiramiento de nuestros músculos que puede producirse porque previamente se ha transformado la energía contenida en los alimentos en el proceso de la digestión.

Energía de un balón de fútbol

Futbolista
Pixabay. Futbolista (CC0)
Cuando chutamos la pelota, que estaba en reposo, sale disparada. El cambio en este caso es producido por la energía que le comunica el jugador al balón; cuanto mayor sea esta energía mayor es la velocidad que adquiere el balón.

Investigamos la energía en nuestro entorno

Agrupamiento:
En equipo

En equipoActividad 2

  • Buscamos en nuestro entorno (casa, colegio, calle,...) ejemplos de transformaciones de la energía.
  • Sacamos fotos con nuestro móvil o cámara fotográfica y con ellas elaboramos un mural digital utilizando la aplicación web Padlet. Nos ayudamos del tutorial "Nuestro mural en Padlet" si lo necesitamos.

    Padlet
  • En las entradas del Padlet indicamos nuestro nombre en el título, y en el cuerpo el objeto que sufre la transformación energética y cuál ha sido esa transformación.
  • Se valorará el esfuerzo por ser original y salirse del ejemplo típico. Para evaluar se tendrá se utilizará la la rúbrica las entradas en el Padlet, que tendremos en cuenta antes de publicarlas.

Descubrimos las distintas formas de energía

IndividualActividad 3                                                                                                                                         Agrupamiento: individual

Vamos a descubrir los distintos modos de energía y al fnalizar pondremos a prueba nuestros conocimientos.

Energía mecánica

La energía mecánica de un cuerpo o de un sistema físico es la suma de su energía cinética y de su energía potencial.

Energía cinética, que se debe a la velocidad del cuerpo, se calcula así:

Energía cinética
 Ec: es la energía cinética del cuerpo en movimiento. Su unidad en el S.I. es el Julio (J).
 m: es la masa del cuerpo en movimiento. Su unidad en el S.I. es el kilogramo (kg).

 v: es la velocidad del cuerpo móvil. Su unidad en el S.I. es el metro por segundo (m/s).

Energía potencial, que puede deberse a la altura a la que se encuentra un cuerpo (potencial gravitatoria), o a la acumulada en un medio elástico, como un muelle o una pértiga (potencial elástica). La energía potencia gravitatoria se calcula así:

Energía potencial

 Ep: es la energía potencial del cuerpo. Su unidad en el S.I. es el Julio (J).
 m: es la masa del cuerpo. Su unidad en el S.I. es el kilogramo (kg).
 g: es la aceleración de la gravedad. Su valor en la superficie terrestre es 9,8 m/s2.
 h: es la altura a la que se encuentra el cuerpo con respecto al suelo. Su unidad en el S.I. es el metro (m).

Avión vuela
Imagen modificada de Pixabay. Avioneta (Dominio público)

Aprendemos con vídeos

Coyote y Correcaminos nos muestran las distintas formas en las que se manifiesta la energía.

Alfonso Pérez Aguilera. Tipos de energía (CC BY)

Nos ponemos a prueba


Dime qué eres y te diré qué energía tienes.

Jugamos: Adivina otros tipos de energía

  • Debemos observar las letras y completar las palabras que nos van apareciendo, identificando así el tipo de energía que se muestra.
  • Tenemos 30 segundos para escribir la respuesta y pulsar el botón "Responder".
  • Disponemos de cuatro vidas, es decir, en el momento que tengamos cuatro errores finalizará el juego.
  • Al finalizar haremos una captura de pantalla del resultado obtenido que guardaremos en nuestro portfolio individual, para ello nos será de ayuda el documento "Cómo realizar capturas de pantalla"
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\"Individual\"Actividad 3                                                                                                                                         Agrupamiento: individual

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Vamos a descubrir los distintos modos de energía y al fnalizar pondremos a prueba nuestros conocimientos.
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Energía mecánica

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La energía mecánica de un cuerpo o de un sistema físico es la suma de su energía cinética y de su energía potencial.

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Energía cinética, que se debe a la velocidad del cuerpo, se calcula así:

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 Ec: es la energía cinética del cuerpo en movimiento. Su unidad en el S.I. es el Julio (J).
 m: es la masa del cuerpo en movimiento. Su unidad en el S.I. es el kilogramo (kg).

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 v: es la velocidad del cuerpo móvil. Su unidad en el S.I. es el metro por segundo (m/s).

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Energía potencial, que puede deberse a la altura a la que se encuentra un cuerpo (potencial gravitatoria), o a la acumulada en un medio elástico, como un muelle o una pértiga (potencial elástica). La energía potencia gravitatoria se calcula así:

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\"Energía

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 Ep: es la energía potencial del cuerpo. Su unidad en el S.I. es el Julio (J).
 m: es la masa del cuerpo. Su unidad en el S.I. es el kilogramo (kg).
 g: es la aceleración de la gravedad. Su valor en la superficie terrestre es 9,8 m/s2.
 h: es la altura a la que se encuentra el cuerpo con respecto al suelo. Su unidad en el S.I. es el metro (m).

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Imagen modificada de Pixabay. Avioneta (Dominio público)
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Aprendemos con vídeos

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Coyote y Correcaminos nos muestran las distintas formas en las que se manifiesta la energía.

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Alfonso Pérez Aguilera. Tipos de energía (CC BY)
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Nos ponemos a prueba

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Dime qué eres y te diré qué energía tienes.\n

Jugamos: Adivina otros tipos de energía

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  • Debemos observar las letras y completar las palabras que nos van apareciendo, identificando así el tipo de energía que se muestra.
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01234

Medimos la energía

Agrupamiento:
Individual

Trabajo individualActividad 4

Un científico inglés del siglo XiX, llamado James P. Joule dedicó parte de su trabajo al estudio de la energía. En honor a él, la unidad de esta magnitud en el Sistema Internacional es el Julio (J).

  • 1 Julio es, aproximadamente, la energía que hay que emplear para elevar 1 metro un cuerpo de 100 gramos

Aunque en el Sistema Internacional la energía se mida en julios, también se utilizan otras unidades como:

  • La caloría (cal) cuyo uso más frecuente es para medir la cantidad de energía contenida en los alimentos. Es la energía necesaria para aumentar la temperatura de 1 gramo de agua pura 1ºC.
    • 1 J=0,24 cal, 1 cal = 4,18 J
  • El kilojulio (kJ) y la kiolocaloria (Kcal) son respectivamente 1.000 J y 1.000 cal. Se emplean con frecuencia ya que J y cal son unidades muy pequeñas.
  • El kilovatio hora (k)Wh) que es la energía desarrollada por una potencia de 1 Kw durante 1 h. Es la unidad habitual de consumo eléctrico que podemos encontrar en nuestro contador de electricidad. 1kWh=3 600 000 J.
Etiqueta nutricional Consumo eléctrico

  • Buscamos en casa una etiqueta de un producto alimentario y anotamos la energía que nos suministra.
  • Pedimos a nuestros padres una factura de la luz antigua y recortamos el apartado que nos informa de la energía consumida en el periodo correspondiente. También podemos hacer una foto al contador de la luz si está a la vista.
  • Pegamos en una cartulina la etiqueta y el trozo de factura o imagen del contador.
  • Expresamos para los dos casos la energía en todas las unidades que hemos visto.

¡OJO! Si ves en la etiqueta de un producto caloría con C mayúscula en lugar de con c minúscula, realmente son kilocalorias, es decir: 1 kcal = 1 Cal

Experimentamos: Inflando globos con energía

Agrupamiento:
En equipo

En equipoActividad 5

Existen distintas formas para inflar un globo, y para cada una de ellas aprovechamos un tipo de energía diferente:

  • Soplando con la boca aire que estaba en nuestros pulmones, en ese caso, estamos usando la energía de nuestro cuerpo.
    Globo
  • Utilizando un inflador. De esta manera, también utilizamos la energía de nuestro cuerpo, dado que nuestros músculos ayudan al inflador a generar la energía del movimiento y así llenar el globo con aire. Pero… ¿de qué otra manera podemos inflar el globo?

¡Experimentemos!


Plantilla del informe (incluye guion):
"Inflando globos con energía"

Diario de aprendizaje

Agrupamiento:
Individual
  • En el Diario de aprendizaje de nuestro portfolio individual haremos una nueva entrada que tendrá por título "Si algo cambia hay energía".

  • La escribiremos en nuestro cuaderno de clase o en un documento de Google Drive, utilizando la plantilla "Cuestionario de autoevaluación".

  • Será evaluado a lo largo del proceso y al finalizar, para lo cual el profesor o profesora utilizará la rúbrica Diario de aprendizaje".

Diario

En el botón "Redactamos la entrada" tenemos algunas orientaciones para ello.