Energía mecánica – concepto, tipos y ejemplos

Te explicamos qué es la energía mecánica y cómo se puede clasificar. También ejemplos y energía mecánica potencial y cinética.

energía mecánica
La energía mecánica incluye la energía cinética, elástica y potencial de un objeto.

¿Qué es la energía mecánica?

energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial de un cuerpo o sistema. La energía cinética es la energía que tienen los cuerpos en movimiento porque depende de su velocidad y masa. La energía potencial, por otro lado, está asociada con el trabajo de fuerzas llamadas conservativas, tales como B. las fuerzas elásticas y gravitatorias que dependen de la masa de los cuerpos y de su posición y estructura.

El principio de conservación de la energía establece que la energía mecánica se conserva (permanece constante) siempre que las fuerzas que actúan sobre el cuerpo o sistema sean conservativas, es decir, que no hagan que el sistema pierda energía. Matemáticamente, este principio se puede escribir de la siguiente manera:

Emec = Ec + Ep = cte

Donde etc. es la energía cinética del sistema y episodio su energía potencial, que puede ser gravitatoria, elástica, eléctrica, etc.

Esta relación no se cumple cuando el sistema está influenciado por fuerzas no conservativas. Por ejemplo, cuando se mueve sobre superficies con fricción (como la mayoría de las superficies), la energía cinética se disipa en forma de calor. La energía mecánica de un sistema también se puede perder en forma de calor, por ejemplo, en sistemas termodinámicos donde la energía mecánica se puede convertir en calor.

energía mecánica A menudo se utiliza para el trabajo. o transformándola en otras formas de energía, como es el caso de la energía hidráulica (cuando los humanos utilizan la energía potencial del agua que cae para realizar un trabajo). Otro ejemplo es la energía eólica o mareomotriz, que aprovecha la energía cinética del viento y las mareas para convertirla en otro tipo de energía útil.

Ver también: elasticidad

tipos de energia mecanica

energía mecánica
La energía cinética está relacionada con la velocidad y el desplazamiento de los objetos.

La energía mecánica es la suma de las siguientes energías:

  • Energía cinética. Es la energía que poseen los objetos o un sistema en movimiento que depende de su velocidad y masa. Por ejemplo: una pelota en movimiento.
  • energía potencial. Es la energía asociada con la posición de un cuerpo en un campo de fuerza conservativo, como B. gravitatoria, elástica, eléctrica, etc. La energía potencial puede ser de dos tipos:
    • energía potencial de la gravedad. Es la energía creada por la acción de la gravedad sobre los cuerpos. Por ejemplo: un objeto que cae desde cierta altura.
    • energía potencial elástica. Es la energía que poseen los sistemas deformados por una fuerza. La energía permanece en el sistema hasta que ya no se aplica la fuerza y ​​así el sistema vuelve a su forma original y convierte la energía elástica en energía cinética. Por ejemplo: un resorte que se expande o contrae por una fuerza externa que permite que el resorte regrese a su posición normal y equilibrada cuando ya no se aplica.

Ejemplos de energía mecánica

Algunos ejemplos posibles de energía mecánica en sus diversas formas son los siguientes:

  • Un carro de montaña rusa. En su punto más alto, el carro ha acumulado suficiente energía potencial gravitatoria (debido a la altitud) para caer libremente un segundo después, convirtiéndola toda en energía cinética (debido al movimiento) y alcanzar velocidades vertiginosas.
  • un molino de viento La energía cinética del viento proporciona empuje a las aspas del molino, que se convierte en trabajo mecánico: hacer girar la rueda dentada, que muele los granos más abajo.
  • un péndulo La energía potencial gravitacional del peso se convierte en energía cinética para mantenerlo en movimiento a lo largo de su trayectoria, conservando toda la energía mecánica.
  • Un trampolin. El bañista que salta de un trampolín utiliza su peso (energía potencial de gravedad) para deformar el trampolín hacia abajo (energía potencial de elasticidad), y éste, cuando recupera su forma, lo empuja hacia arriba y aumenta su altura (más potencial gravitatorio) de lo que luego se convierte en energía cinética durante la caída libre en el agua.

Energía mecánica cinética y potencial

Como ya se mencionó, la energía mecánica implica dos energías: cinética y potencial.

El primero se puede calcular usando la fórmula simple de Ce = ½m. v2 y su unidad de medida en el Sistema Internacional será el Joule (J).

Por el contrario, la energía potencial es la cantidad de energía almacenada en el sistema debido a su configuración particular oa su posición con respecto a un campo de fuerza (gravitatorio, elástico o electromagnético). Esta energía se puede convertir en otras formas de energía, como la propia energía cinética.

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