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Energía mecánica

marzo 31, 2020
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Lección de física – nivel de primera clase S – parte «Leyes y modelos – Formas y principios de conservación de energía»

  1. Unidades y notación
  2. Definición
  3. Fórmula, expresión
  4. Conservación

Unidades y notación

Como energía se expresa en Joule (J) o una unidad derivada. También es posible (pero poco frecuente) usar las otras unidades de energía, como calorías, kilovatios hora, etc.

La energía mecánica se observa generalmente Em pero es posible agregar:

  • entre paréntesis el sistema en cuestión (Em (bola), Em (móvil), etc.)
  • en subíndice una letra o un número que permite especificar una referencia de tiempo (por ejemplo, Emyo para la energía mecánica inicial, Emf para energía mecánica final)

Definición

La energía mecánica se define como la suma de otras dos energías: energía cinética y energía de gravedad potencial.

Nota Esta es la definición aceptada en la escuela secundaria, pero también es posible extenderla a la suma de la energía cinética con todas las energías potenciales (que pueden ser de gravedad pero también de gravitación, magnéticas, eléctricas …)

Fórmula, expresión

Según su definición, es posible expresar energía mecánica con la siguiente fórmula:

Em = Ec + Ep Si las energías cinética y potencial son reemplazadas por su expresión, entonces obtenemos: Em = ½.m.v2 + m.g.h Observaciones

  • para una altitud cero, entonces la energía potencial es cero, la energía mecánica es entonces comparable a la energía cinética
  • cuando el sistema está en reposo (velocidad cero), la energía cinética es cero y la energía mecánica se asimila a la energía potencial de la gravedad.

Conservación

La energía mecánica tiene la propiedad de conservarse (mantiene un valor constante) siempre que el sistema solo esté sujeto a las llamadas fuerzas «no disipativas».

Las fuerzas disipativas son aquellas que causan un intercambio de energía entre el sistema y su entorno, generalmente son fuerzas de fricción (contra una superficie sólida o en un fluido como el agua o el aire). Entonces, por ejemplo, hay conservación de la energía mecánica para:

  • Un sistema en caída libre con fricción insignificante
  • un sistema que se desliza en fricción sobre hielo
  • un sistema sin fuerza …

Esta conservación puede expresarse indicando la igualdad de energía mecánica en el estado inicial del sistema y su estado final:

Emf = Emyo Ya sea Ecf + Epf = Ecyo + Epyo O incluso

½mvf² + mghf = ½mvyo² + mghyo

Por lo tanto, esta relación se puede utilizar para calcular, según la situación:

  • la altitud inicial
  • la altitud final
  • velocidad inicial
  • velocidad final

También podemos deducir de esta conservación los valores extremos tomados por la energía cinética y la energía potencial de la gravedad, ya que cuando uno es máximo, el otro es mínimo:

Em = Ecmax + Epmin = Ecmin + Epmax

Por lo tanto, puede ser posible determinar:

  • velocidad mínima o máxima
  • altitud mínima o máxima

Nociones de segundos para revisar

  • El concepto de energía no está incluido en el programa de segundo año, pero se discute en la universidad.

Otros cursos del tema “Visión de colores e imágenes – Leyes y modelos – Formas y principios de conservación de energía.«

  • Energía
  • Transformaciones energéticas
  • Energía cinética
  • La energía potencial de la gravedad.
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