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ENERGÍA MECÁNICA. CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA.

energía potencial

Hay dos tipos de energía potencial. Una es la potencial gravitatoria, que tiene que ver con la altura a la que está un objeto. La otra es la potencial elástica, que tiene que ver con la distancia que está comprimido o estirado un resorte. Entonces:

Energía potencial gravitatoria

Supongamos que sostengo un objeto a 1 mdel piso y lo suelto.
Al principio tiene velocidad inicial cero. Pero resulta que cuando toca el piso tiene una velocidad Vfinal . Es decir que, inicialmente, la energía cinética vale cero y la final no es cero.










La pregunta entonces es: ¿ Quién fue el que le entregó energía al cuerpo ?
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 es que un cuerpo que está a una determinada altura tiene energía. 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, eltrabajo realizado por una fuerza es F . d . En este caso la fuerza es el peso y la distancia es la altura h. Por lo tanto, si se suelta un peso P desde una altura h, el trabajo valdrá P. h
















La energía potencial se mide en Joules, como la energía cinética y todas las demás energías. Esta Ep que tiene el objeto es con respecto al piso. Al calcular energíaspotenciales, uno siempre tiene que indicar el nivel de referencia, es decir, el lugar desde donde uno empieza a medir la altura.

energía potencial elástica

Un resorte que está comprimido también tiene energía almacenada.







El cuerpo no se mueve porque está trabado. Pero si yo ahora saco la traba.
¿ qué pasa ?








Inicialmente el cuerpo estaba quieto y no teníaenergía cinética. Al soltar el resorte el cuerpo se mueve con una velocidad V y su energía cinética valdrá
½ mv 2
¿ De dónde salió esa energía ?
RTA.: Del resorte. El resorte comprimido tenía una energía almacenada. Al soltarlo se descomprime y le entrega toda esa energía al cuerpo. Esto hace que el objeto adquiera una velocidad V.
Calcularemos la energía almacenada en el resorte.Supongamos que tengo lo siguiente:














Experimentalmente vamos estirando el resorte y con un dinamómetro midiendo la fuerza F realizada, si representamos los valores obtenemos la siguiente grafica:






Este gráfico representa a la fuerza F que hacemos para estirar el resorte.
( que es igual y contraria a la que el resorte hace sobre mi mano ). Esta fuerza no esconstante. Aumenta con la posición según la ley de HooKe ( FK  x ).
Esta fuerza, al ir estirando el resorte va a realizar trabajo. Ese trabajo es el que queda almacenado en el resorte como energía potencial elástica.
¿ Vale ese trabajo Fx ?
RTA: No. Eso sería si F fuera una fuerza constante, pero F es una fuerza variable.
¿ Cómo hacemos para calcula el trabajo ?Luego el trabajo será:



Finalmente:





Ejemplo

Un resorte tiene una constante K  10 Kgf / m. se lo estira 10 cm. Calcular:
a) - Qué trabajo hubo que hacer para estirarlo.
b) - Qué energía potencial elástica quedó almacenada en el resorte.

a) - La energía potencial elástica del resorte estirado 10 cm vale:





b) - El trabajo para estirarlo vale lomismo que la energía elástica que el resorte tiene almacenada. O sea:

L 0,49 Joule.
Conclusión: Para estirar el resorte hice un trabajo de 0,49 Joule. La energía elástica acumulada vale 0,49 J.
Y si ahora suelto el resorte, ¿ qué energía será capaz de entregar ?
Rta: 0,49 Joule.

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