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140 TRABAJO Y ENERGÍA. TEORÍA DE CAMPOS. PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

La ecuación de dimensiones de la potencia mecánica es en los sistemas CGS y SI:[P] =[W]/[t]
–3
–2
2
2
–1
=ML T /T=ML T . En el sistema TÉCNICO:[P] =FL / T =FLT .
La potencia tiene que ser medida por el cociente entre la unidad de trabajo y la unidad de
tiempo; luego, en el CGS la unidad es el erg/s, en el SI el J/s =VATIO (W) y en el ST el kgm/s; estas
unidades son relativamente pequeñas por lo que se emplean el KILOVATIO (kW) y el CABALLO DE VA-
POR (CV). La equivalencia entre el CV y el kW es:
136 CV
0735 kW
1 CV = 75 kgm/s = 75 ´ 9 8 , kW = , 1 kW = 1 000 J/s = 1000 CV = ,
,
1 000 98 ´ 75
El KILOVATIO-HORA es una unidad de trabajo equivalente al trabajo realizado durante una
hora por un agente que desarrolla una potencia de un kilovatio: 1kW · h =3 600 000 J.
PROBLEMAS:11 al 15.
VII – 3. Energía
Uno de los conceptos más importantes que interesan a toda la humanidad es la energía. No te-
nemos una definición simple, precisa y a la vez general de esta magnitud, si que pueden definirse
de forma precisa los diferentes tipos de energía que se utilizan. En este capítulo definiremos la
energía cinética (de movimiento) y la energía potencial (de posición) y posteriormente se irán
viendo los conceptos de energía calorífica, eléctrica, química, atómica, etc. y las interconexiones
entre todas ellas. Cualquiera que sea el tipo de energía a considerar tendrán en común que las
medimos en las mismas unidades que el trabajo mecánico.
Para los objetivos que nos planteamos en este capítulo podemos decir que: «Un cuerpo tiene
ENERGÍA cuando tiene una capacidad para realizar un trabajo». (Un objeto en movimiento puede
realizar un trabajo sobre otro al golpearlo. Un cuerpo a una altura h, al dejarlo caer, desarrolla un
trabajo, un resorte con una partícula en su extremo al soltarlo realiza trabajo). Esta definición no es
válida, por ejemplo, para la energía asociada con el calor, pues como se verá no siempre está dis-
ponible para realizar un trabajo.
Para el estudio de la mecánica hemos enunciado las leyes de Newton y se han desarrollado las
técnicas para resolver las ecuaciones a las que ellas nos conducían; con las leyes de Newton se
puede analizar el movimiento de casi cualquier sistema mecánico. En la práctica, muchas veces, es
más fácil analizar el movimiento de los sistemas mecánicos aplicando otras relaciones, las que tie-
nen máximo interés son las ecuaciones energéticas; como veremos, el empleo de estas ecuaciones
constituye una forma indirecta de aplicar las leyes de Newton por estar relacionadas entre sí; en
concreto, en ciertos problemas dinámicos, el análisis con el trabajo y la energía nos conduce a
ecuaciones algebraicas en vez de ecuaciones diferenciales.
En éste y sucesivos capítulos veremos las leyes de conservación que nos serán particularmente
valiosas cuando se trata de sistemas de muchas partículas, en los que nos es difícil hacer una con-
sideración en detalle de todas las fuerzas que intervienen y hacer aplicación de las leyes de
Newton. MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR

B) TEORÍA DE CAMPOS

VII – 4. Introducción
El estudio de la teoría de campos es esencialmente matemático al igual que el cálculo diferen-
cial o el cálculo vectorial; en todos estos análisis se manejan magnitudes que no tienen en princi-
pio ningún sentido físico inmediato, pero son aplicables a multitud de situaciones que se dan en la
naturaleza. Con la «teoría de campos» ocurre lo mismo que cuando en matemáticas se maneja el
«álgebra estructural» (estructura de anillo, de cuerpo, de álgebra de Boole...), así por ejemplo se es-
tudia una vez la estructura de álgebra de Boole y es aplicable a teorías tan diferentes como son el
álgebra proposicional, teoría de circuitos, probabilidades...
Algunos de los ejemplos de aplicación que vamos a exponer en esta teoría, aunque no se ha-
llan explicado en lo anteriormente visto, forman parte de los primeros conocimientos de la Física y
consideramos al lector en su posesión.
Supongamos que a la derecha de una lámina de vidrio opaca se ha practicado el vacío (Fig.
VII-7), no conociendo lo que hay al otro lado de la lámina. En un punto P, a la derecha de la lá-
mina de vidrio colocamos una carga puntual q y observamos que sobre esta carga testigo (de
prueba) fija actúa una fuerza F. Deducimos que en la «zona no visible» existe alguna carga que ha
interaccionado con la muestra.
¿Pero cómo se «ha enterado» nuestra carga de prueba de la existencia de la otra? El único ra-
Fig. VII-7.– Una distribución de car- zonamiento físicamente lógico es el siguiente: La carga «oculta» ha creado en el espacio una situa-
ga perturba el espacio vacío creando ción especial, lo ha «perturbado» de tal manera que al colocar una carga q en un punto cualquie-
lo que llamamos un «Campo eléctri- ra, ese «enrarecimiento» del espacio interacciona con nuestra carga; resumiendo, la carga oculta ha
co». creado un «campo eléctrico», y este campo ha interaccionado con la carga de prueba.