Energíamecánica es una cantidad física escalada, medido en julios, según el SI. Es la suma de las energías cinética y potencial de un sistema físico. En sistemas conservadores, es decir, sin fricción, la energía mecánica permanece constante.
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Introducción a la energía mecánica
Cuando una partícula con masa se muevelibremente a través del espacio, seguro velocidad y sin sufrir la acción de fuerza algunos, decimos que lleva consigo una cantidad de energía puracinética. Sin embargo, si esta partícula comienza a experimentar algún tipo de interacción (gravitacional, eléctrico, magnética o elástica, por ejemplo), decimos que también tiene un energíapotencial.
La energía potencial es, por tanto, una forma de energía que se puede almacenar o almacenar; mientras que la energía cinética es la relativa a la velocidad de la partícula.
Ahora que hemos definido los conceptos de energía cinética y energía potencial, podemos entender más claramente de qué se trata la energía mecánica: es la totalidad de la energía relacionada con el estado de movimiento de un cuerpo.
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Fórmulas de energía mecánica
La fórmula de energíacinética, que se relaciona con pasta (yo velocidad (v) del cuerpo, esto es, verifique:
YC - energía cinética
metro - pasta
v - velocidad
PAG - cantidad de movimiento
LA energíapotencial, a su vez, existe en diferentes formas. Las más comunes, sin embargo, son las energías potenciales gravitacionales y elásticas, cuyas fórmulas se muestran a continuación:
k - constante elástica (N / m)
X - deformación
Mientras que la Energía potencial gravitacional, como su nombre indica, está relacionado con la gravedad local y la altura a la que se encuentra un cuerpo en relación al suelo, la energíapotencialelástico surge cuando se deforma algún cuerpo elástico, como cuando estiramos una goma elástica.
En este ejemplo, toda la energía potencial se "almacena" en la banda elástica y se puede acceder a ella más tarde. Para ello, basta con soltar la tira para que toda la energía potencial elástica se transforme en energía cinética.
La suma de estas dos formas de energía, cinética y potencial, se llama energía mecánica:
YMETRO - energía mecánica
YC - energía cinética
YPAG - energía potencial
Conservación de la energía mecánica
LA conservación de energía es uno de los principios de física. Según él, la cantidad total de energía en un sistema debe conservarse. En otras palabras, el la energía nunca se pierdeocreado, sino más bien convertido en diferentes formas.
Por supuesto, el principio de conservación de la energía mecánica deriva del principio de conservación de energía. Decimos que la energía mecánica se conserva cuando no hay ningunofuerzas disipativas, como la fricción o el arrastre del aire, capaz de transformarlo en otras formas de energía, como térmico.
verificar ejemplos:
Cuando una caja pesada se desliza sobre una rampa de fricción, parte del la energía cinética de la caja se disipa, y luego la interfaz entre la caja y la rampa sufre un poco aumento de temperatura: Es como si la energía cinética de la caja se transfiriera a los átomos en la interfaz, haciendo que oscilen cada vez más. Lo mismo sucede cuando pisamos el freno de un automóvil: el disco de freno se calienta cada vez más, hasta que el automóvil se detiene por completo.
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En una situación ideal, en donde el movimiento ocurre sin la acción de fuerzas disipativas, se conservará la energía mecánica. Imagínese una situación en la que un cuerpo se balancea libremente sin ninguna fricción con el aire. En esta situación, dos puntos A y B, relativos a la posición del péndulo, siguen esta relación:
YMALO - Energía mecánica en el punto A
YMEGABYTE - Energía mecánica en el punto B
YAQUÍ - Energía cinética en el punto A
YCB - Energía cinética en el punto B
YSARTÉN - Energía potencial en el punto A
YPB - Energía potencial en el punto B
Dadas dos posiciones de un sistema físico ideal sin fricción, la energía mecánica en el punto A y la energía mecánica en el punto B serán iguales en magnitud. Sin embargo, es posible que, en diferentes partes de este sistema, las energías cinética y potencial cambien de medida para que su suma permanezca igual.
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Ejercicios de energía mecánica
Pregunta 1) Un camión de 1500 kg viaja a 10 m / s sobre un viaducto de 10 m, construido sobre una avenida concurrida. Determine el módulo de energía mecánica del camión en relación con la avenida.
Datos: g = 10 m / s²
a) 1.25.104 J
b) 7,25,105 J
c) 1.5105 J
d) 2.25.105 J
e) 9.3.103 J
Plantilla: Letra D
Resolución:
Para calcular la energía mecánica del camión, sumaremos la energía cinética con la energía potencial gravitacional, observe:
Con base en el cálculo anterior, encontramos que la energía mecánica de este camión en relación al piso de la avenida es igual a 2.25.105 J, por lo tanto, la respuesta correcta es la letra d.
Pregunta 2) Un tanque de agua cúbico, 10,000 l, se llena a la mitad de su volumen total y se coloca a 15 m sobre el suelo. Determine la energía mecánica de este tanque de agua.
a) 7.5.105 J
b) 1.5.105 J
c) 1.5.106 J
d) 7.5.103 J
e) 5.0.102 J
Plantilla: Letra a
Resolución:
Una vez que el depósito de agua esté lleno a la mitad de su volumen y sabiendo que 1 l de agua corresponde a una masa de 1 kg, calcularemos la energía mecánica del depósito de agua. Por lo tanto, es importante darse cuenta de que, en reposo, la energía cinética del cuerpo es igual a 0 y, por lo tanto, su energía mecánica será igual a su energía potencial.
Según el resultado obtenido, la alternativa correcta es la letra a.
Pregunta 3) En cuanto a la energía mecánica de un sistema conservador, libre de fuerzas disipativas, verifique la alternativa correcto:
a) En presencia de fricción u otras fuerzas disipativas, la energía mecánica de un cuerpo en movimiento aumenta.
b) La energía mecánica de un cuerpo que se mueve libre de la acción de cualquier fuerza disipadora permanece constante.
c) Para que la energía mecánica de un cuerpo se mantenga constante, es necesario que, cuando hay un aumento de la energía cinética, también haya un aumento de la energía potencial.
d) La energía potencial es la parte de la energía mecánica relacionada con la velocidad a la que se mueve el cuerpo.
e) La energía cinética de un cuerpo que se mueve libre de la acción de cualquier fuerza disipadora permanece constante.
Plantilla: Letra b
Resolución:
Veamos las alternativas:
La) FALSO - en presencia de fuerzas disipativas, la energía mecánica disminuye.
B) VERDADERO
C) FALSO - si hay un aumento en la energía cinética, la energía potencial debe disminuir para que la energía mecánica permanezca constante.
D) FALSO - La energía cinética es la parte de la energía mecánica relacionada con el movimiento.
y) FALSO - en este caso, la energía cinética disminuirá debido a las fuerzas disipativas.
Por Rafael Hellerbrock
Profesor de física
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-mecanica.htm
