ENERGIA MECANICA

Energía mecánica.Conservación de la energía.

ENERGÍA POTENCIAL

Suponé que sostengo una cosa a 1 m del piso y la suelto.

Al principio la cosa tiene velocidad inicial cero. Pero resulta que cuando toca el piso tiene una velocidad Vfinal . Es decir que, inicialmente, la energía cinética vale cero ( V0  0 ) y al final NO. ( Vf no es cero ).

La pregunta entonces es: ¿ Quién fue el que le entregó energía al cuerpo ?

Yo no fui porque el cuerpo cayó solo ( yo no lo empujé para abajo ).

La respuesta a esta pregunta es:

La fuerza Peso es la que le dio energía al cuerpo. El peso recorrió una distancia de 1m e hizo un trabajo que vale: LPeso  P  1m. Ese trabajo se convirtió en energía cinética.

La conclusión que saco de acá es que un cuerpo que está a una determinada altura tiene energía. Esa energía es igual al trabajo que la fuerza peso puede realizar si se deja caer al cuerpo desde esa altura.

¿ Y cuánto vale el trabajo que puede realizar la fuerza peso ?

Bueno, el trabajo realizado por una fuerza es F . d .

En este caso la fuerza es el peso y la distancia es la altura hache. Por lo tanto,

si se suelta un peso P desde una altura h, el trabajo valdrá pe por hache.

Fijate lo siguiente: la energía potencial se mide en Joules, como la energía cinética y cualquier otra energía. ( Como la eléctrica, por ejemplo ).

Esta Ep que tiene el objeto es con respecto al piso. Al calcular energías potenciales, uno siempre tiene que indicar el nivel de referencia, es decir, el lugar desde donde uno empieza a medir la altura.

ENERGÍA MECÁNICA DE UN SISTEMA ( Ver )

La Em de un sistema en un momento determinado es la suma de la energía cinética, más la potencial que el tipo tiene en ese momento. ( Esto es una definición ).

Es decir:

*NOTA: La energía potencial en realidad se llama “ Energía potencial gravitatoria “ .

Yo la voy a llamar solamente “ energía potencial ”.

Esto lo hago para abreviar, nada más.

Ejemplo

CALCULAR LA ENERGÍA MECÁNICA DEL CARRITO EN EL PUNTO A.

La energía mecánica del carrito en el punto A va a ser la suma de las energías

cinética y potencial.

EMA = ECA + EPA

Otro ejemplo

SE EMPUJA AL CARRITO DANDOLE VELOCIDAD DE MANERA

QUE SU ENERGIA CINETICA INICIAL ES DE 0,2 JOULE.

El CARRITO CAE LUEGO POR LA PENDIENTE. CALCULAR LA

EMEC DEL CARRITO EN LOS PUNTOS A, B Y C. DATOS: m = 1 Kg

EN EL PUNTO A:

La energía mecánica en el punto A va a ser: EMA = ECA + EPA

EN EL PUNTO B:

PREGUNTA: En A, el carrito tiene una energía mecánica de 10 Joule y en B de

5,4 Joule. ¿ Dónde están los 4,6 Joule que faltan ? .

RESPUESTA: Se los comió el rozamiento que hay entre A y B.

EN EL PUNTO C:

Es decir, en el punto C el carrito no tiene energía mecánica. Su velocidad es cero.

(  ½ mv2  0 ) y su altura es cero (  P  h  0 ) .

Al igual que antes, toda la energía mecánica que el tipo tenía en B ( 5,4 J ) se la comió el rozamiento.

¿ Pero cómo ? . ¿ No era que la energía siempre se conservaba ?. ¿ No era que no se perdía sino que sólo se transformaba de una forma en otra ? .

Y bueno, justamente. Toda la energía mecánica que el tipo tenía se transformó en calor. El calor también es energía ( energía calórica ).

FUERZAS CONSERVATIVAS

Una fuerza es conservativa si hace que la energía mecánica del sistema no cambie mientras ella actúa. O sea, una fuerza conservativa hace que la energía mecánica se conserve. ( De ahí viene el nombre )

Es decir, yo tengo un sistema con una determinada energía mecánica inicial.

Digamos 100 Joules. Ahora hago que actúe la fuerza.

Si cuando la fuerza dejó de actuar, la Emec del sistema es otra vez 100 Joules, digo que esta fuerza es una fuerza conservativa.

¿ Cómo es esto de que una fuerza puede actuar sin que la energía mecánica del

sistema aumente o disminuya ?.

Veamos.

FUERZA CONSERVATIVA PESO

Suponé que tengo un cuerpo que está a 2 m de altura.

Si el tipo se deja caer desde ahí arriba qué pasa ? .

Rta: Bueno, inicialmente su energía potencial vale m  g  h y a medida que va cayendo la va perdiendo. Pero atención con esto: Pierde energía potencial...

¡ pero va ganando energía cinética !

Por ejemplo, suponé que la masa del gatis es de 1 Kg. Su energía potencial inicial vale:

Por cinemática sé que la velocidad final con la que toca el suelo un cuerpo que se deja caer desde una altura h es:

Entonces cuando el tipo toque el suelo su energía cinética será:

Es decir, toda la Epot se transformó en cinética al final. La fuerza peso no hizo ni que se ganara ni que se perdiera energía mecánica.

La fuerza peso, lo único que hizo fue transformar toda la Epot del principio en energía cinética. Pero la mecánica no cambió. Era 19,6 al principio y es 19,6 al final.

Conclusión: La energía mecánica no se modificó. Se mantuvo igual. Se conservó.

Digo entonces que la fuerza peso es una fuerza conservativa.

1ª FUERZA NO CONSERVATIVA: El Rozamiento

Suponé que tiro una cosa por el

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