El ejemplo de energía mecánica – Definición

¿Qué es la 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.

Ejemplo: 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

Ejemplo: Péndulo

Suponga un péndulo (bola de masa m suspendida en una cuerda de longitud L que hemos levantado para que la bola esté a una altura H <L por encima de su punto más bajo en el arco de su movimiento de cuerda estirada. El péndulo está sujeto al conservador fuerza gravitacional donde las fuerzas de fricción como el arrastre de aire y la fricción en el pivote son insignificantes.

Lo liberamos del reposo. ¿Qué tan rápido va en la parte inferior?

El péndulo alcanza la mayor energía cinética y la menor energía potencial cuando está en posición vertical , porque tendrá la mayor velocidad y estará más cerca de la Tierra en este punto. Por otro lado, tendrá la menor energía cinética y la mayor energía potencial en las posiciones extremas de su oscilación, porque tiene velocidad cero y está más lejos de la Tierra en estos puntos.

Si la amplitud se limita a pequeñas oscilaciones, el período T de un péndulo simple, el tiempo necesario para un ciclo completo, es:

donde L es la longitud del péndulo yg es la aceleración local de la gravedad. Para columpios pequeños, el período de columpio es aproximadamente el mismo para columpios de diferentes tamaños. Es decir,  el período es independiente de la amplitud .