em =ep + ek
Dónde:
* em es la energía mecánica total de un sistema.
* ep es la energía potencial del sistema.
* ek es la energía cinética del sistema.
Aquí le mostramos cómo calcular la energía mecánica utilizando esta ecuación:
1. Identificar el sistema:
- Defina el sistema que está analizando. Por ejemplo, una pelota lanzada en el aire, una montaña rusa o un péndulo.
2. Determine la energía potencial (EP):
- Esto depende del tipo de energía potencial involucrada:
* Energía potencial gravitacional: Ep =mgh (donde m =masa, g =aceleración debido a la gravedad, h =altura)
* Energía potencial elástica: Ep =(1/2) kx² (donde k =constante de resorte, x =desplazamiento del equilibrio)
* Otras energías potenciales: Existen otros tipos de energía potencial, como la energía de potencial eléctrico, pero estos suelen ser más complejos.
3. Determine la energía cinética (EK):
- La energía cinética es la energía del movimiento:Ek =(1/2) MV² (donde M =masa, v =velocidad)
4. Agregue las energías potenciales y cinéticas:
- Una vez que haya calculado EP y EK, simplemente agrégalos para obtener la energía mecánica total (EM):EM =EP + EK
Ejemplo:
Digamos que tiene una pelota de 0.5 kg lanzada directamente al aire a una velocidad de 10 m/s. Queremos calcular la energía mecánica de la pelota cuando está a 5 metros sobre el suelo.
* EP: EP =MGH =(0.5 kg) (9.8 m/s²) (5 m) =24.5 J (Joules)
* ek: Ek =(1/2) MV² =(1/2) (0.5 kg) (10 m/s) ² =25 J
* EM: EM =EP + EK =24.5 J + 25 J =49.5 J
Puntos clave:
* Conservación de la energía mecánica: En un sistema cerrado (sin fuerzas externas), la energía mecánica total permanece constante. Esto significa que a medida que la pelota sube, su energía cinética disminuye (se ralentiza), pero su energía potencial aumenta. Sin embargo, la energía mecánica total sigue siendo la misma.
* unidades: La energía se mide en Joules (J).
* Suposiciones: Esta ecuación supone que no se pierde energía debido a la fricción u otras fuerzas no conservadoras.
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