Enerxía mecánica

En artigos anteriores analizamos a fondo enerxía cinética e todo o relacionado con el. Neste caso, continuamos coa formación e seguimos estudando enerxía mecánica. Este tipo de enerxía é a producida polo traballo dun corpo. Pódese transferir entre outros corpos. Poderíase dicir que é a suma da enerxía cinética producida polo movemento dos corpos, coa enerxía potencial elástica e / ou gravitatoria. Esta enerxía prodúcese a través da interacción dos corpos en relación coa posición que ten cada un.

Neste post aprenderás todo o relacionado coa enerxía mecánica, desde como funciona ata como calculala e as súas utilidades. ¿Quere saber sobre iso? Segue lendo 🙂

Explicación da enerxía mecánica

Para que sexa máis doado de entender, poñamos un exemplo. Pensemos nun obxecto que se tira desde a distancia do chan. Ese obxecto levará unha enerxía cinética previa porque se está movendo. A medida que avanza, adquire unha velocidade e unha enerxía potencial gravitatoria cando se eleva sobre o nivel do chan. Tomemos como exemplo o lanzamento dunha pelota.

Tendo en conta que o noso brazo exerce traballo sobre a pelota, transfírelle a enerxía cinética para que poida moverse. Neste exemplo imos ter en conta forza de fricción insignificante co aire Ou ben, dificultaría moito os cálculos e a aprendizaxe do concepto. Cando a pelota foi lanzada e está no aire, leva a enerxía cinética que a impulsa a moverse e a enerxía potencial gravitatoria que a atrae ao chan porque está elevada.

Sempre debemos ter en conta que estamos sometidos á forza da gravidade. A gravidade da Terra empúxanos cara ao chan con unha aceleración de 9,8 metros por segundo ao cadrado. As dúas forzas que están interactuando coa bola teñen velocidade, aceleración e dirección diferentes. Polo tanto, a enerxía mecánica é a resultante de ambas as dúas enerxías.

A unidade de medida da enerxía mecánica, segundo o Sistema Internacional, é o joule.

Fórmula

Para os físicos, calcular a enerxía mecánica tradúcese na suma de enerxía cinética e potencial gravitatorio. Isto exprésase coa fórmula:

Em = Ec + Ep

Onde Em é a enerxía mecánica, Ec a cinética e Ep o potencial. Vimos a fórmula da enerxía cinética noutro post. Cando falamos de enerxía potencial gravitatoria, falamos do resultado da masa veces a altura e a gravidade. A multiplicación destas unidades móstranos a enerxía potencial dun obxecto.

Principio de conservación da enerxía

Os profesores sempre insistimos unha e outra vez en que a enerxía nin se crea nin se destrúe, senón que se transforma. Isto lévanos ao principio de conservación da enerxía.

Cando a enerxía mecánica procede dun sistema illado (no que non hai rozamento) baseado en forzas conservadoras (que conserva a enerxía mecánica do sistema) a súa resultante manterase constante. Noutra situación, a enerxía do corpo será constante sempre que o cambio se produza só no modo de enerxía e non no seu valor. É dicir, se a enerxía transfórmase de cinética a potencial ou mecánica.

Por exemplo, se lanzamos a pelota verticalmente terá toda a enerxía cinética e potencial no momento do ascenso. Non obstante, cando alcanza o seu punto máis alto, ao ser detido sen desprazamento, só terá a enerxía potencial gravitatoria. Neste caso, a enerxía consérvase, pero en modo potencial.

Esta dedución pódese expresar matemáticamente coa ecuación:

Em = Ec + Ep = constante

Exemplos de exercicios

Para ofrecerlle un mellor ensino deste tipo de enerxía, imos poñer algúns exemplos de exercicios e resolverémolos paso a paso. Nestas preguntas imos implicar os diferentes tipos de enerxía que vimos ata agora.

1. Comprobe a opción incorrecta:
2. a) A enerxía cinética é a enerxía que posúe un corpo, porque está en movemento.
3. b) Pódese dicir que a enerxía potencial gravitatoria é a enerxía que posúe un corpo porque está situada a certa altura sobre a superficie terrestre.
4. c) A enerxía mecánica total dun corpo é común, incluso con aparición de rozamento.
5. d) A enerxía total do universo é constante e pode transformarse dunha forma a outra; con todo, non se pode crear nin destruír.
6. e) Cando un corpo ten enerxía cinética, é capaz de facer traballo.

Neste caso, a opción incorrecta é a última. O traballo non o realiza o obxecto que ten enerxía cinéticaPero o corpo que che deu esa enerxía. Volvamos ao exemplo da pelota. Botándoo ao aire, somos nós os que facemos o traballo para darlle a enerxía cinética para moverse.

2. Digamos que un autobús con masa m viaxa por unha estrada de montaña e baixa por unha altura h. O condutor do autobús mantén os freos pechados para evitar caer costa abaixo. Isto mantén a velocidade do autobús constante incluso cando o autobús está descendendo. Tendo en conta estas condicións, indique se é verdadeiro ou falso:

• A variación da enerxía cinética do coche é nula.
• Consérvase a enerxía mecánica do sistema bus-Terra, xa que a velocidade do bus é constante.
• A enerxía total do sistema bus-Terra consérvase, aínda que parte da enerxía mecánica transfórmase en enerxía interna.

A resposta a este exercicio é V, F, V. É dicir, a primeira opción é certa. Se imos á fórmula da enerxía cinética podemos ver que se a velocidade é constante, a enerxía cinética permanece constante. A enerxía mecánica non se conserva, xa que o potencial gravitatorio segue a variar ao descender desde alturas. O último é certo, xa que a enerxía interna do vehículo medra para manter o corpo en movemento.

Espero que con estes exemplos poida aprender mellor sobre a enerxía mecánica e pasar os exames físicos que custaron tanto para moita xente 😛