La ley de conservación de la energía mecánica
La ley establece que en un sistema aislado, la energía mecánica total permanece constante. La energía mecánica es la suma de energía potencial (PE) y energía cinética (KE):
* Energía potencial (PE): Energía almacenada debido a la posición o configuración de un objeto (como un péndulo bob en el punto más alto de su swing).
* Energía cinética (ke): Energía poseída por un objeto debido a su movimiento (como un péndulo bob que se mueve en su punto más rápido).
Aplicarlo a un péndulo
1. Sistema ideal: En un sistema de péndulo idealizado, asumimos:
* Sin resistencia al aire (fricción).
* Sin pérdida de energía debido al punto de pivote.
* Solo la gravedad está actuando en el péndulo bob.
2. Transformaciones energéticas: A medida que el péndulo se balancea, la energía se transforma entre PE y KE:
* en el punto más alto: El BOB tiene PE máximo y KE mínimo (se detiene momentáneamente).
* en el punto más bajo: El Bob tiene KE máximo y PE mínimo (se mueve más rápido).
* En el medio: La energía se intercambia constantemente entre PE y KE, pero la energía mecánica total sigue siendo la misma.
3. Energía mecánica total (E): Esta es la suma de PE y KE en cualquier momento del columpio.
* E =pe + ke =constante
Por qué esto importa
La ley de conservación de la energía mecánica nos ayuda a comprender:
* El movimiento del péndulo: El intercambio constante entre PE y Ke explica el movimiento de balanceo de ida y vuelta.
* El período del péndulo: El tiempo que lleva un swing completo está determinado por la energía total y la longitud del péndulo.
Consideraciones del mundo real
En el mundo real, los péndulos no son sistemas perfectamente aislados. La fricción de la resistencia al aire y el punto de pivote causa pérdida de energía. Como resultado, la amplitud del péndulo (el ángulo de oscilación máximo) disminuirá gradualmente con el tiempo, y la energía mecánica total disminuirá lentamente.
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