Energía mecánica

La forma de energía asociada a las transformaciones de tipo mecánico se denomina energía mecánica y su transferencia de un cuerpo a otro recibe el nombre de trabajo.

En mecánica, se denomina energía mecánica a la suma de las energías cinética y potencial (de los diversos tipos).

Em = Ec + Ep

Tanto la energía potencial como la energía cinética y la energía mecánica tienen la misma unidad que es el joule.

Si no hay rozamiento la energía mecánica siempre se conserva. Si hay rozamiento, se transformará en otra forma de energía, por ejemplo calor.

Si un cuerpo cae desde una altura se producirá una conversión de energía potencial en cinética. La pérdida de cualquiera de las energías queda compensada con la ganancia de la otra, por eso siempre la suma de las energías potencial y cinética en un punto será igual a la de otro punto.

Em = Ec + Ep 

Em = cte

La primera ley de Newton establece que: “Un objeto en reposo o en movimiento con velocidad constante, es decir en línea recta con rapidez constante, permanecerá así hasta que una fuerza externa no balanceada actúe sobre él”. Es decir, para cambiar el movimiento de un objeto, hace falta la acción de una fuerza. Esta fuerza causará un cambio en el estado mecánico del objeto, por lo que podemos concluir que la misma realiza trabajo. En otras palabras, ocurre una transferencia o transformación de energía. Esta energía transferida o transformada producirá un cambio observable en el movimiento del objeto.
Cuando una fuerza no balanceada actúa sobre un objeto, este acelera (F = ma). Si el objeto se desplaza una cierta magnitud “d” entonces la fuerza habrá realizado trabajo.

W = F d

W = (m a) d

Mientras la fuerza actúa en el objeto; ésta realiza trabajo en el objeto transfiriendo energía. El desplazamiento está dado por la ecuación:

d = ½ (vf + vi)t

y la definición de aceleración es:

a = (vf – vi) / t

entonces:

W = [m (vf – vi) / t] [½ (vf + vi)t]

W = ½ m [(vf – vi) (vf + vi)]

W = ½ m (vf²– vi²)

W = (½ m vf²) – (½ m vi²)

a cada término lo llamamos energía cinética (k):

La energía cinética es la energía mecánica asociada al movimiento de un objeto. Cuando un objeto se mueve, tiene energía cinética debido a su velocidad. En términos generales a mayor velocidad mayor energía.

k = ½ m v²

Por lo tanto se puede concluir que el trabajo es igual a la diferencia en la energía cinética de un objeto.

W = (½ m vf²) – (½ m vi²)

W = kf – ki

Si el trabajo es positivo (W > 0), implica que la energía cinética final, kf, es mayor que la energía cinética inicial, ki. Esto significa que el objeto aumentaría su velocidad, siendo la fuerza en dirección del desplazamiento.

Si el trabajo es negativo (W < 0), implica que la energía cinética final, kf, es menor que la energía cinética inicial, ki. Esto significa que el objeto disminuiría su velocidad, siendo la fuerza en dirección opuesta al desplazamiento.

Si el trabajo es cero (W = 0), implica que la energía cinética final, kf, es igual a la energía cinética inicial, ki. Esto significa que el objeto mantendrá una velocidad constante o igual a cero.

 

 

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