Mecanica

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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 ( V 0 ? 0 ) y al final NO. ( Vf no es cero ).

La pregunta entonces es: ¿ Quién fue el quele 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 tieneenergía. 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 .
.

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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 porhache. Ep ? P?? ?h m?? ?h ?g?? Energía potencial que tiene un cuerpo de peso P que está a una altura h. Ejemplo Calcular la Epot del cuerpo que está arriba de la mesa.
E p ? m ? g ?h

ó

? E p ? 1 Kg ?9 ,8

m ?1 m s2
l Energia Potencial
Que tiene el objeto

? Ep ? 9,8 Joule

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 enese momento. ( Esto es una definición ). Es decir: Em ? Ec ??Ep Energía mecánica.

*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.

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Ejemplo
CALCULAR LA ENERGÍA MECÁNICA DEL CARRITO EN EL PUNTO A.

La energía mecánica del carrito en el punto A va a ser la sumade las energías cinética y potencial. EMA = ECA + EPA

? E mA ?

1 2

2 Kg ??1 m s ? ? 2 Kg ?9 ,8
2

m ?1 m s2

? E mA ? 20 ,6 Joule
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 energíamecánica en el punto A va a ser: E MA = ECA + EPA
? Em A ? 1 Kg ?9,8
?

m ?1 m ? 0,2 Joule s2

E m A ? 10 Joule

EN EL PUNTO B:
P ? ? Em B ? L
1 2

Trabajo
m ?v B 2 ? m ?g ?hB

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? Em B ?

1 2

1Kg ?? m s ?2 ? 1 Kg ?9 ,8 1

m ?0 ,5 m s2

?
PREGUNTA :

E m B ? 5 ,4 Joule

En A, el carrito tiene una energía mecá nica de 10 Joule y en B de 5,4 Joule. ¿ Dónde están los 4,6Joule que faltan ? . RESPUESTA: Se los comió el rozamiento que hay entre A y B. EN EL PUNTO C:

Em C ? E c C ? E p C
? EmC ? 0 ? 0 ?

? Em C ? 0
Es decir, en el punto C el carrito no tiene energía mecánica. Su velocidad es cero. ( ? ½ m??v 2 ? 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...