Energía Mecánica
Definición:
En general, la energía mecánica implica tanto la energía cinética, la energía elástica y la energía potencial de un objeto.
La energía mecánica se utiliza a menudo para realizar un trabajo específico o para convertirlo en otras formas de energía, como la energía hidráulica, que aprovecha la energía potencial de la caída del agua; la energía eólica, que utiliza la energía cinética del viento, o la energía mareomotriz, que utiliza la energía cinética de las mareas.
Esto no ocurre en sistemas cargados de movimiento (ya que la energía mecánica se transforma en partículas electromagnéticas), ni en sistemas termodinámicos que pasan por cambios de estado (transformándose en energía térmica) ni en mecanismos de disipación de medios continuos (en los que la energía se disipa debido a deformaciones y generación de calor).
Fórmula de energía mecánica
La energía mecánica se conserva en los campos conservadores y en los que forman partículas de acción puramente mecánica, permaneciendo constante en el tiempo, según la siguiente formulación:
Emec = Ec + Ep + Ee =cte.
En dónde;
Ec: es la energía cinética del sistema
Ep: su energía potencial gravitatoria
Ee: su energía potencial elástica.
Tipos de energía mecánica
Existen dos tipos de energía mecánica:
Energía cinética:
Aquello que se deriva del movimiento de objetos o sistemas, y que tiene que ver con su velocidad y desplazamiento. Por ejemplo, una bola en movimiento.
Potencial energético:
Aquello que tiene que ver con la posición o forma de objetos o sistemas, de los que depende una capacidad de trabajo y que, a su vez, puede ser de dos tipos:
-
Energía potencial gravitacional:
Aquello que se debe a la acción de la gravedad sobre los cuerpos, como es el caso de un objeto que cae de una altura.
-
Energía potencial elástica:
Tiene que ver con la constitución y la forma del material del objeto, que tiende a recuperar su forma original después de haber sido sometido a fuerzas que lo deforman, como es el caso de un resorte metálico.
Ejemplos de energía mecánica
La energía mecánica según sus diferentes formas puede ejemplificarse de la siguiente manera:
Un péndulo:
El ejemplo clásico de cómo la energía gravitacional potencial del peso se convierte en energía cinética para hacer que se mueva en su camino, preservando la energía mecánica total.
Un carrito de montaña rusa:
En su punto más alto de ascenso, el carro habrá acumulado suficiente energía potencial gravitacional (debido a la altura) para caer libremente un segundo después y convertirlo todo en energía cinética (debido al movimiento) y alcanzar velocidades de vértigo.
Un trampolín:
El nadador que salta sobre un trampolín utiliza su peso (potencial gravitacional) para deformar el trampolín hacia abajo (potencial elástico) y este último para recuperar su forma, lo empuja hacia arriba para aumentar su altura (potencial gravitacional) que se convierte en energía cinética durante la caída libre en el agua.
Un molino de viento:
La energía cinética del viento da un impulso que las palas del molino aguantan y se convierten en trabajo mecánico: girar el engranaje que aplastará, por debajo, el grano o el trigo del agricultor.
Formas de energía mecánica
La energía puede manifestarse de diferentes maneras: en forma de movimiento (cinética), posición (potencial), calor, electricidad, radiación electromagnética, etc… Dependiendo del proceso, se llama energía:
- Energía térmica
- Electricidad
- Energía radiante
- Energía química
- Energía nuclear
Principio de Conservación de Energía Mecánica
La energía mecánica de un cuerpo permanece constante cuando todas las fuerzas que trabajan en él son conservadoras, el principio es: «la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma».
Ejemplo de energía mecanica
Imagínate una pelota colgando del techo que cae en un muelle. Según el principio de conservación de la energía mecánica, la energía mecánica del balón es siempre la misma y, por lo tanto, todo el proceso en el que la energía permanece constante, sólo cambiará las aportaciones de los diferentes tipos de energía que componen la energía mecánica.
Antes de caer, la energía mecánica de la bola está formada sólo por la energía gravitacional potencial. Al caer y adquirir velocidad, la energía potencial gravitacional se convierte en energía cinética, dejando constante la energía mecánica. Finalmente, cuando llega al manantial, comienza a comprimirse, haciendo que la energía mecánica se componga de energía cinética, energía del potencial gravitacional y energía del potencial elástico.
Por lo tanto, la energía mecánica no cambia, permanece constante.
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