¿Qué es la energía mecánica?
La energía mecánica es la suma del potencial y la energía cinética de un sistema.
* Energía potencial (PE): Energía almacenada debido a la posición o configuración de un objeto. Los ejemplos incluyen:
* Energía potencial gravitacional: Energía almacenada debido a la altura de un objeto por encima de un punto de referencia.
* Energía potencial elástica: Energía almacenada en un resorte estirado o comprimido.
* Energía cinética (ke): Energía poseída por un objeto debido a su movimiento. Depende de la masa y la velocidad del objeto.
Fuerzas conservadoras:
Estas fuerzas funcionan independientemente del camino tomado. Tienen la propiedad de que el trabajo realizado por la fuerza sobre un objeto que se mueve de un punto a otro es el mismo independientemente de la ruta tomada. Los ejemplos incluyen:
* Gravedad: El trabajo realizado por la gravedad se determina solo por la diferencia de altura, no por el camino recorrido.
* Fuerzas elásticas: El trabajo realizado por un resorte se determina solo por la cantidad de compresión o estiramiento, no por el camino tomado.
Fuerzas no conservadoras:
Estas fuerzas funcionan que depende del camino tomado. Los ejemplos incluyen:
* fricción: El trabajo realizado por la fricción depende de la distancia recorrida, no solo de las posiciones iniciales y finales.
* Resistencia del aire: El trabajo realizado por la resistencia al aire también depende del camino recorrido.
Cómo se conserva la energía mecánica:
En un sistema cerrado con solo las fuerzas conservadoras que actúan, ocurre lo siguiente:
1. Teorema de energía de trabajo: Cuando las fuerzas conservadoras trabajan en un objeto, el trabajo realizado es igual al cambio en la energía mecánica del objeto.
2. Sin pérdida de energía: Dado que las fuerzas conservadoras no disipan la energía, la energía mecánica total permanece constante. Cualquier cambio en la energía potencial se convierte directamente en energía cinética y viceversa.
Ejemplo:
Imagina una bola que cae desde una altura. Así es como se conserva la energía mecánica:
* Inicialmente: La pelota tiene una alta energía potencial y baja energía cinética.
* A medida que cae: La gravedad funciona en la pelota, convirtiendo la energía potencial en energía cinética. La pelota se acelera, ganando velocidad.
* Justo antes de golpear el suelo: La pelota tiene alta energía cinética y baja energía potencial.
Nota importante:
* escenarios del mundo real: En realidad, siempre hay algunas fuerzas no conservadoras presentes (por ejemplo, fricción, resistencia al aire). Estas fuerzas causan una disminución en la energía mecánica, convirtiéndola en otras formas como el calor.
* Sistema cerrado: El concepto de conservación de energía mecánica es más preciso en los sistemas ideales y cerrados donde las fuerzas no conservadoras son insignificantes.
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