Energía mecánica y
Ley de conservación de la energía
Introducción
Estamos iniciando nuestra última lección de Mecánica. Hablaremos de uno de los temas más interesante dentro de la Física y que resulta de actualidad por la problemática actual que vive nuestra civilización en cuanto a las fuentes de energía.
Estudiaremos las manifestaciones de la energía en cuanto mecánica, como la suma de la energía de movimiento -cinética- y energía de posición o condición -potencial- que poseen los cuerpos. Aprenderemos sus fórmulas, sus unidades y la solución de problemas que implican estos conceptos.
En la segunda parte estudiaremos el principio de conservación de la energía mecánica y las condiciones a considerar para que ésta se conserve. La solución y el planteamiento de problemas de este tipo te permitirá asimilar el concepto y comprender diferentes situaciones que te permiten aplicarlo, incluso planteando y resolviendo disposiciones físicas en las que no ocurre la conservación de la energía mecánica.
Desarrollo del tema
Energía mecánica: energía potencial y energía cinética
La energía se define como la capacidad que tiene un cuerpo u objeto de realizar un trabajo. En particular a la suma de la energía potencial y la energía cinética que tiene un objeto se le conoce como energía mecánica.
La energía en el SI tiene las unidades de J y de pie-lb en el sistema inglés gravitacional, aunque también puede expresarse la energía en calorías (cal), Btu, kcal, kJ, electrón-volts (eV), en kilowatt-hora (kwh), etc. La energía existe en diferentes formas, pero todas ellas pueden expresarse en las mismas unidades.
La energía potencial es la energía que posee un objeto debido a su posición o a su condición; en particular, por el momento, cuando hablemos de energía potencial nos referiremos a la energía potencial gravitacional. La energía potencial gravitacional se define como la energía que posee un cuerpo u objeto debido a su altura o posición con respecto a un nivel de referencia.
El otro componente de la energía mecánica es la energía cinética, la cual se define como la energía que posee un cuerpo u objeto debido a su estado de movimiento.
Lee el siguiente documento para reforzar los conceptos correspondientes y para que aprendas cómo resolver algunos problemas básicos. Centra tu atención en las fórmulas y las unidades congruentes para cada una de las variables involucradas.
El estudio de los siguientes videos te serán útiles para repasar los conceptos y la solución de problemas.
Ley de Conservación de la energía mecánica
La energía mecánica que poseen los cuerpos y objetos, que como sabemos se compone de la energía potencial gravitacional y la energía cinética, se mantiene constante mientras no actúen fuerzas disipativas, una de las cuales puede ser, por ejemplo, la fricción o rozamiento.
El documento que aparece enseguida amplia un poco más la explicación al respecto y te explica cómo resolver este tipo de situaciones que implican la conservación de la energía mecánica.
Ley de Conservación de la energía mecánica.
Los videos incluidos a continuación resuelven situaciones que resultan interesantes desde el punto de vista de conservación de la energía, abarcando ejemplos en los que aparece la fricción o la energía potencial elástica, completando de mejor manera tus conocimientos en este asunto.
Conclusión
El estudio de la energía mecánica como una suma de las energías potencial y cinética que posee un cuerpo te permite entender e interpretar de manera más consciente y responsable un mundo que nos rodea y que está en constante movimiento. Sabemos ahora que para que el movimiento exista tiene que haber fuerzas y que si estás están presentes esto se debe a que hay fuentes de energía responsables de que tales fuerzas estén actuando de la forma que lo hacen. Ahora tenemos más conciencia que este mundo se mueve porque hay consumo de energía y que si queremos que nuestra civilización continúe en movimiento debemos encontrar fuentes de energía alternas a las que tradicional e históricamente hemos usado y que si la humanidad desea que este mundo siga existiendo tal como lo conocemos para las futuras generaciones debemos evitar el uso de fuentes de energía que ponen en riesgo los ecosistemas y, por ende, el planeta y los seres vivos que coexistimos en éste.
Con los temas estudiados en esta clase digital, hemos completado los temas de nuestro Curso de Física I. A continuación, iniciaremos con el estudio del comportamiento de los fluidos cuando se encuentran en reposo o en movimiento; la relación que existe entre el calor y la temperatura, la dilatación de los cuerpos debido a la ganancia o pérdida de calor, y finalmente, la termodinámica, en donde estudiaremos la conversión del calor, la variación de la energía energía y el trabajo entre sí, aplicando lo aprendido en el tema de Máquinas Térmicas.
Te invito a que sigas trabajando con mucho empeño durante los siguientes temas.