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Principios de Conservación De la Energía

El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.
En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia derozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce con el no En todos los casos donde actúen fuerzas conservativas, la energía mecánica total, es decir, la energía cinética más la energía potencial en cualquier instante de la trayectoria es la misma; por ejemplo, la fuerza gravitacional, pues encualquier trabajo que realice un cuerpo contra la fuerza de gravedad de la Tierra, la energía se recuperará íntegramente cuando el cuerpo descienda.
Em = Ec + Ep
donde Em = energía mecánica total expresada en joules. Sustituyendo las expresiones de las energías:
Em = 1/2mv2 + mgh.
En resumen, "la energía existente en un sistema es una cantidad constante que no se crea ni se destruye, únicamente setransforma". Respecto de fuerzas no conservativas (por ejemplo la fricción) no podemos hablar de energía potencial; sin embargo, la conservación de la energía se mantiene en la forma:
Em = Ec + Q donde Q es ahora el calor disipado al ambiente. En este caso la EC disminuyesiempre y eventualmente el calor transporta la energía a la atmósfera.Principios de la Conservación de la Energía MecánicaEnunciado: "La energía mecánica se conserva siempre que no actúen fuerzas no conservativas."
Se define la energía mecánica de una partícula como la suma de su energía cinética y de su
energía potencial: E = Ec + Ep .
El teorema de las fuerzas vivas o teorema de la energía cinética nos dice que el trabajo total
realizado sobre una partícula por las distintasfuerzas actuantes es igual al cambio deenergía
cinética que experimenta la partícula: W = ?Ec .
El trabajo total es la suma del realizado por lasfuerzas conservativas (WC ) y el efectuado por las fuerzas no conservativas (WNC ): W =WNC +WC.
(Recordemos que las fuerzas conservativas son las que pueden devolver el trabajo que se realiza para vencerlas, como la fuerza de un muelle o las fuerzas centrales.)
Por otra parte, el trabajorealizado exclusivamente por las fuerzas conservativas se puede
expresar como una disminución de la energía potencial de la partícula: WC = -?Ep .
En resumen, podemos escribir:
W = ?Ec =WNC +WC =WNC - ?Ep entonces WNC = ?Ec + ?Ep entonces WNC = ?E
Lo anterior expresa el resultado conocido como principio de conservación de la energía
mecánica:
La energía mecánica de un cuerpo sujeto únicamentea fuerzas conservativas se mantiene
constante.
Si WNC = 0 entonces ?E = 0 entonces E = cte entonces ?Ec = ?Ep.
Es decir: el aumento de energía cinética conlleva una disminución de energía potencial (y al
revés). Ej.: la energía potencial gravitatoria de una piedra que cae desde un puente se transforma en energía cinética y la energía mecánica permanece constante durante toda la caída (sidespreciamos la fricción con el aire).
Cuando actúan también fuerzas no conservativas, el trabajo realizado por éstas produce una
variación en la energía mecánica del cuerpo. Por ejemplo, si existe rozamiento se disipa parte de la energía y el cuerpo se frena. Pero la energía mecánica disipada se transforma en algún otro tipo de energía; en el caso del rozamiento se produce un aumento de la energíainterna del sistema cuerpo-superficie de fricción, que se manifiesta en un incremento de latemperatura.
Así llegamos al principio general de conservación de la energía:
Si consideramos el conjunto de todo el sistema como un todo aislado (sin interacción con ningúnotro sistema), la energía total del sistema es constante. La energía no puede crearse ni destruirse; en los procesos físicos ocurren...