La energía mecánica
En este apartado profundizarás en dos tipos de energía que ya has visto: la energía potencial gravitatoria y la energía cinética.
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| Imagen en Pixabay de irisporto2008. Dominio público |
Puede que te preguntes, ¿y por qué esas dos precisamente?
Pues por dos motivos:
- A pesar de que has visto varios tipos de energía diferentes, realmente solo hay dos: potencial y cinética.
- Cualquier cuerpo posee tanto energía cinética como potencial gravitatoria, y a la suma de ambas se le denomina energía mecánica.
Actividad
La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial.
Elaboración propia |
Si te paras a pensar y analizar un poco, te darás cuenta de que todas las formas de energía de las que hemos hablado y todas las que te puedas imaginar están asociadas a una de estas dos cosas:
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| Movimiento | Posición |
| Imagen en Wikimedia commons de Debianus. Licencia GNU | Imagen en Wikimedia commons de Indolences. Licencia GNU |
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| Imagen de NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC) |
Todas las energías asociadas al movimiento de algo son energías cinéticas. Todas las energías asociadas a la posición de algo son energías potenciales. Y no hay más: posición y movimiento.
Cada energía es distinta no porque lo sea en realidad, sino porque miro cosas distintas. Por eso hay muchos nombres para la energía, porque nos es útil mirarla desde diferentes puntos de vista.
Fíjate en el ejercicio siguiente y verás que es así.
Caso práctico
Por ejemplo:
- Si me fijo en la posición de un cuerpo respecto a un planeta → energía potencial gravitatoria.
- Si me fijo en la posición de un cuerpo elástico respecto a su posición de equilibrio (por ejemplo un muelle estirado respecto al muelle sin estirar) → energía potencial elástica.
- Si me fijo en la posición de unos átomos respecto a otros, en cómo se unen dentro de una molécula → energía química.
- Si me fijo en el movimiento de las partículas que forman un cuerpo → energía calorífica.
- Si me fijo en el movimiento de los electrones cuando están fuera del átomo → energía eléctrica.
Pregunta de Elección Múltiple
Pregunta de Selección Múltiple
El principio de conservación de la energía mecánica
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| Imagen en Wikimedia commons de DemonDeLuxe. Licencia cc |
Ya sabes que la energía mecánica de un cuerpo es la suma de sus energías cinética y potencial. Lo que aún no sabes es que la energía mecánica de un cuerpo es siempre la misma, no varía. A esta propiedad se le conoce como "Principio de conservación de la energía mecánica", y dice así:
Actividad
La energía mecánica de un cuerpo sobre el que no actúe ninguna fuerza que
no sea su propio peso se mantiene constante.
La idea es que un cuerpo situado a una determinada altura y que por tanto, poseerá ciertaenergía potencial gravitatoria, irá transformando esta energía potencial en energía cinética a medida que se vaya cayendo al suelo. Es decir, irá ganando energía cinética al mismo ritmo que va perdiendo potencial pero la suma de las dos, la energía mecánica, será siempre constante.
Conocimiento previo
Experimenta…
Si pinchas sobre la imagen accederás a un simulador donde podrás verás cómo va variando
la energía potencial y cinética del ladrillo al caer, manteniéndose la energía mecánica constante.
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Caso práctico
Ejercicio 1
Un saltador de pértiga de 65 kg alcanza una velocidad de 8 m/s. Si la pértiga
permite transforma toda su energía cinética en potencial, ¿hasta qué altura podrá
elevarse?
Caso práctico
Ejercicio 2
Una persona deja caer libremente un objeto de 20 kg desde una altura de 60 m.
a. ¿Cuál es el valor de la energía mecánica, potencial, cinética del objeto a la
altura de 60 m?
b. ¿Cuál es el valor de la energía mecánica, potencial, cinética del objeto a la
altura de 20 m?
c. ¿Cuál es el valor de la energía mecánica, potencial, cinética cuando el objeto
choca contra el suelo?
d. ¿Cuál es la velocidad con la que el objeto llega al suelo?
Caso práctico
Ejercicio 3
La cabina de una atracción de feria cuya masa es de 290 kg, se encuentra a
una altura de 12 m sobre el suelo y su energía mecánica en ese momento es
de 45000 J. Justifica si se encuentra en reposo o en movimiento y en
ese último caso, calcula la velocidad a que se mueve.
Caso práctico
Ejercicio 4
Se lanza desde el suelo, verticalmente hacia arriba, un objeto de masa 10 kg
con una velocidad inicial de 30 m/s
a. Calcula la energía mecánica inicial.
b. ¿Cuál será la altura máxima que alcanza el objeto?
Pregunta Verdadero-Falso
Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas siempre que no actúe otra
fuerza sobre el cuerpo excepto su peso.
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