Relacionado con la conservación de la energía

Introducción.(Relacionado con la conservación de la energía)

La ley de la conservación de la energía constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía.

En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica en un calefactor. Dicho de otra forma: la energía puede transformarse de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a otro, pero en su conjunto permanece estable (o constante).

Problema:

Un cuerpo de masa m = 0,5 kg es lanzado verticalmente hacia arriba desde la superficie terrestre. La energía cinética del cuerpo en el instante del lanzamiento es 80 J. (Considere: g = 10 m/s2)

¿Cuál es la energía cinética en el punto más alto de su trayectoria?

El cuerpo al ser lanzado verticalmente pierde velocidad hasta llegar al punto más alto de su trayectoria, desde el punto de vista de la conservación de energía, la Energía Cinética inicial se ira transformando a Energía Potencial Gravitatoria a ganar altura por lo tanto en el punto máximo la Energía Cinética será igual a 0 j, Ec.

¿Cuál es la energía potencial respecto a tierra; en el instante que alcanza su altura máxima?

Al encontrarse en el punto máximo de su trayectoria no presenta velocidad y toda la Energía Cinética inicial se ha ido transformando a Energía Potencial Gravitatoria. Por lo tanto en el punto máximo Eg=80J.

¿Cuál es su energía potencial cuando alcanza las tres cuartas partes de su altura máxima?

Primero hallaremos la altura máxima h :

E_g=m*g*h;reemplazando datos

80=0.5*10*h

h=16m

Hallando lo que nos piden:

E_g'=m*g*3h/4;reemplazando datos

E_g'=0.5*10*(3*16)/4

E_g'=60 J

¿Cuál es su energía cinética cuando alcanza las tres cuartas partes de su altura máxima?

Analizando la conservación de la Energía Mecánica para el instante en el que alcanza las tres cuartas partes de su alturaE_c’:

E_M=E_g^'+E_c^'

80 J=60 J+E_c^'

〖∴E〗_c^'=20 J

Discusión.

Con los datos dados podemos hallar el valor de la rapidez para cualquier instante de tiempo, por ejemplo el valor de v_o

E_co=(m*〖v_o〗^2)/2;reemplazando de datos

80= (0.5*〖v_o〗^2)/2

v_o= 17.88 m7s

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