Fórmula de energía mecánica
En física, la energía mecánica (E mech ) es la energía asociada con el movimiento y la posición de un objeto, generalmente en algún campo de fuerza (por ejemplo, campo gravitacional). La energía mecánica (y también la energía térmica) se pueden separar en dos categorías, transitorias y almacenadas. La energía transitoria es energía en movimiento, es decir, energía que se transfiere de un lugar a otro. La energía almacenada es la energía contenida dentro de una sustancia u objeto. La energía mecánica transitoria se conoce comúnmente como trabajo . La energía mecánica almacenada existe en una de dos formas: cinética o potencial :
- La energía potencial . La energía potencial, U, se define como la energía almacenada en un objeto sometido a una fuerza conservadora. Los tipos comunes incluyen la energía potencial gravitacional de un objeto que depende de su masa y su distancia desde el centro de masa de otro objeto.
- La energía cinética . La energía cinética, K , se define como la energía almacenada en un objeto debido a su movimiento. Depende de la velocidad de un objeto y es la capacidad de un objeto en movimiento para trabajar en otros objetos cuando choca con ellos.
Ver también: Conservación de la energía mecánica.
Un sistema aislado es aquel en el que ninguna fuerza externa causa cambios de energía. Si solo las fuerzas conservadoras actúan sobre un objeto y U es la función de energía potencial para la fuerza conservadora total, entonces
E mech = U + K
La energía potencial, U , depende de la posición de un objeto sometido a una fuerza conservadora.
Se define como la capacidad del objeto para hacer trabajo y aumenta a medida que el objeto se mueve en la dirección opuesta a la dirección de la fuerza.
La energía potencial asociada con un sistema que consiste en la Tierra y una partícula cercana es la energía potencial gravitacional .
La energía cinética, K , depende de la velocidad de un objeto y es la capacidad de un objeto en movimiento para trabajar en otros objetos cuando choca con ellos.
K = ½ mv 2
La definición mencionada anteriormente ( E mech = U + K ) supone que el sistema está libre de fricción y otras fuerzas no conservativas . La diferencia entre una fuerza conservadora y una no conservadora es que cuando una fuerza conservadora mueve un objeto de un punto a otro, el trabajo realizado por la fuerza conservadora es independiente del camino.
Bloque deslizándose por una pendiente inclinada sin fricción
El bloque de 1 kg comienza a una altura H (digamos 1 m) sobre el suelo, con energía potencial mgH y energía cinética que es igual a 0. Se desliza hacia el suelo (sin fricción) y llega sin energía potencial y energía cinética. K = ½ mv 2 . Calcule la velocidad del bloque en el suelo y su energía cinética.
E mech = U + K = constante
=> ½ mv 2 = mgH
=> v = √2gH = 4.43 m / s
=> K 2 = ½ x 1 kg x (4.43 m / s) 2 = 19.62 kg.m 2 .s -2 = 19.62 J
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