Temario

1.2 Energía cinética y potencial

Llamamos energía cinética la que se asocia al movimiento de uno varios cuerpos y se mide por la expresión 1/2 mv2 donde m es la masa y v es su velocidad. La energía potencial es aquélla que mide la capacidad que tiene un sistema para realizar un trabajo en función de la posición de una carga o configuración de cargas en el campo de fuerzas correspondiente; en el caso de energía potencial elástica, es la energía acumulada en un cuerpo sometido a una deformación elástica. Así, una masa m colocada a cierta altura con respecto al nivel del mar tiene la energía potencial gravitatoria correspondiente mgh, siendo h la altura y g, la aceleración de gravedad; esta energía se convierte en cinética 1/2 mv2 en una caída libre. Con estas expresiones, podemos calcular la velocidad a cada altura de un cuerpo en caída libre desde una altura inicial en que estaba en reposo. La energía potencial puede pensarse también como la energía almacenada en el sistema y como una medida del trabajo que ese sistema puede entregar.

1.3 Energía y el planeta Tierra

Desde el inicio de la historia humana, hemos utilizado el trabajo de otras personas, de animales, carretas y otros medios de transporte además de máquinas para obtener energía útil. Lo anterior significó el uso del conocimiento de cómo funcionan los recursos naturales: ríos, corrientes, etc. para hacer la tarea correspondiente. Por ejemplo, el conocimiento de la secuencia de las estaciones sirve para prever la emigración de animales para la caza así como para planear la recolección de productos vegetales y, posteriormente en la historia, en las tareas de la agricultura y ganadería. Económicamente, los productos del trabajo humano se obtuvieron e intercambiaron a través de la recolección y del trueque; posteriormente, por el poder de compra, la dominación política-económica y la guerra.

Debemos separar las distintas fuentes de energía de la Tierra en procesos que permitieron el origen de la vida así como la evolución y el mantenimiento individual y colectivo de los seres vivos. Finalmente, los hombres descubrieron que debajo de rocas sedimentarias y volcánicas pueden encontrarse carbón, gases y petróleo, combustibles fósiles de amplio uso.

A partir de la domesticación de animales, perros, gatos, vacunos, ovejas, etc., el hombre no sólo produce evolución (desarrollando razas como las del perro) y selección sino que aplica lo mismo a vegetales tales como las gramíneas, frutas, papas, etc. El hombre primitivo descubre pronto descubre la rotación de cultivos, una de las primeras medidas para recuperar el ambiente de la explotación depredadora de los recursos naturales. Todo ello, resulta en máquinas y en el nacimiento de la economía desde el trueque y sigue con la invención del dinero, la división del trabajo, salarios, comercio marítimo y por tierra, impuestos, etc.

El uso de fuentes de energía acompaña las primeras etapas de la historia humana desde su búsqueda para propósitos de alimentación (caza y recolección) y sigue con la invención de las primeras máquinas aplicables a la economía y a la guerra: ruedas, poleas, palancas, armas de diversos tipos, animales de carga, riego para la agricultura y cría de ganadería, así como la domesticación de otros animales. Los movimientos de nuestro planeta (rotación y traslación) así como la inclinación del eje polar con respecto al plano orbital crea los ciclos de la agricultura y los movimientos de los animales de caza. Alrededor del ciclo de crecimiento y decrecimiento del río Nilo se formó la primera gran civilización, la del antiguo Egipto. Lo anterior lleva a la navegación en ríos y mares.

En lo que sigue, entregamos un resumen relacionado con fuentes naturales de energía que son aprovechadas por el hombre: energía solar, eólica, marina, de saltos de agua, geotérmica, de combustibles fósiles (carbón y petróleo) y la obtenida del hidrógeno.

2. DISTINTOS TIPOS DE ENERGÍA

2.1 Energía solar

El sol, fuente de vida y origen de casi todas las demás formas de energía que el ser humano ha utilizado desde los albores de la historia, puede satisfacer todas nuestras necesidades si aprendemos cómo aprovechar de forma racional la luz que continuamente derrama sobre el planeta. Ha brillado en el cielo desde hace unos cinco mil millones de años, y se calcula que todavía no ha llegado ni a la mitad de su existencia.

Durante el presente año, el Sol arrojará sobre la Tierra cuatro mil veces más energía que la que vamos a consumir.

La energía solar es una energía renovable, obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol. La radiación solar que alcanza la Tierra ha sido aprovechada por el ser humano desde la Antigüedad, mediante diferentes tecnologías que han ido evolucionando. En la actualidad, el calor y la luz del Sol puede aprovecharse por medio de diversos captadores como células fotovoltaicas, helióstatos o colectores térmicos, pudiendo transformarse en energía eléctrica o térmica. Es una de las llamadas energías renovables o limpias.

Las diferentes tecnologías solares se pueden clasificar en pasivas o activas según cómo capturan, convierten y distribuyen la energía solar. Las tecnologías activas incluyen el uso de paneles fotovoltaicos y colectores solar térmicos para recolectar la energía. Entre las técnicas pasivas, se encuentran diferentes técnicas enmarcadas en la arquitectura: la orientación de los edificios al Sol, la selección de materiales con una masa térmica favorable o que tengan propiedades para la dispersión de luz, así como el diseño de espacios mediante ventilación natural.

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Unión Geofísica Mexicana, A.C.