Tipos de Energía Mecánica

Tipos de energia mecanica:

La energía mecánica está conformada por la energía cinética (movimiento) y la energía potencial(posición), cada una es una magnitud escalar, la energía potencial a su vez  esta conformada por la energía potencial elástica y la energía potencial gravitacional, como se indica en  la siguiente formula:

[pic 1]

Donde:

EM = Energía mecánica

        Ek = Energía cinética        

        Ep =Energía potencial

• Energía cinética. Es la energía que poseen los objetos o un sistema en movimiento, y que depende de su velocidad y su masa.

A mayor velocidad mayor energía cinética.

[pic 2]

Dónde: m = masa (kg); V = velocidad (m/s).

Deducción de la fórmula: para deducir la formula lo haremos de esta manera: se tiene a un motociclista, se tiene al motociclista desde el reposo… se necesita aplicar una fuerza para que este tenga un desplazamiento; si hay una fuerza y hay desplazamiento hay trabajo, entonces; [pic 3][pic 4]

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.[pic 8]

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Por ejemplo: (a), se transforma en energía cinética cuando se le permite deslizarse sin rozamiento, como muestra la animación. Ahí mismo también podemos ver cómo puede ocurrir el proceso inverso (b) cuando el coche de la ilustración, que posee una cierta energía cinética, llega a una tramo ascendente de vía (c). En este caso aumenta su altura transformando parte de su energía cinética en energía potencial y disminuyendo como consecuencia su velocidad.

[pic 12] 

• Energía potencial. Es la energía asociada a la posición de un cuerpo dentro de un campo de fuerzas conservativo, como pueden ser el gravitatorio, el elástico, el eléctrico, etc. A su vez, la energía potencial puede ser dos tipos:

• Energía potencial gravitatoria. Es la energía que se debe a la acción de la gravedad sobre los cuerpos y depende de la altura y su masa respecto a un nivel de referencia. (mientras más altura más energía potencial, esto es importante porque sin ella no hay energía potencial gravitatoria)

[pic 13]

Dónde: m = masa (kg); g = gravedad (m/s2); h = altura (m).[pic 14]

Por ejemplo:[pic 15]

Deducción de la fórmula: para analizar tendremos una pelota que tengo a una altura inicial, si esa pelota la sostiene mi mano tendrá una fuerza normal hacia arriba) para contrarrestar la f peso de la tierra, si se desplaza la pelota hacia arriba, a una velocidad constante, entonces hay trabajo (se debe a que hay una fuerza y desplazamiento):[pic 16]

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                                                              [pic 20]

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Se produce un cambio de energía y este cambio de energía se debe a que se efectua un trabajo, el trabajo es el cambio de energía, entonces:

[pic 23]

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Entonces, cualquier masa que tenga una altura con respecto nivel de referencia posee energía, y está en capacidad de ser liberada para efectuar un trabajo

• Energía potencial elástica. Es la energía que poseen sistemas deformados por una fuerza. La energía permanece en el sistema hasta que la fuerza deje de aplicarse y así el sistema vuelve a su forma original, transformando la energía elástica en cinética.

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Dónde: K = constante elástica; x = deformación del resorte por   alargamiento         o aplastamiento (m).

Por ejemplo: [pic 26]

Demostración de la fórmula: primeramente definiremos como el trabajo hecho por un agente externo sobre el resorte, para deformarlo lentamente desde A hasta b en contra de la fuerza elástica.  

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