ENERGÍA MECÁNICA

CUANDO SE TOMA UN OBJETO O SISTEMA QUE TIENE CIERTA MASA, Y SE TRATA DE DESPLAZAR DESDE UN PUNTO INICIAL HASTA UN PUNTO FINAL APLICÁNDOLE UNA FUERZA F, Y ESE RECORRIDO TIENE UNA DISTANCIA X, EL PRODUCTO DE ESA FUERZA POR ESA DISTANCIA RECORRIDA SE DENOMINA TRABAJO.

T = F * X

POR EJEMPLO, CUANDO SE ARRASTRA UNA CAJA SOBRE EL SUELO CIERTA DISTANCIA, LA FUERZA DE ROZAMIENTO MANIFIESTA ENTRE LA CAJA Y EL SUELO EFECTÚA UN TRABAJO DE ROZAMIENTO, POR LO QUE UNO SE CANSA MÁS RÁPIDO ARRASTRANDO UNA CAJA SOBRE UNA SUPERFICIE RUGOSA QUE SOBRE UNA SUPERFICIE LISA. UNO DEBE GASTAR CIERTA ENERGÍA PARA SUBSANAR ESE TRABAJO POR ROZAMIENTO. ESA ENERGÍA ES LA QUE AL FINAL SE MANIFIESTA EN FORMA DE CALOR DESPUES DE HABER SIDO ARRASTRADA ESA CAJA SOBRE LA SUPERFICIE RUGOSA.

LAS UNIDADES DEL TRABAJO Y LA ENERGÍA SEGÚN EL SISTEMA INTERNACIONAL SON NEWTON X METRO, ES DECIR JOULES (O JULIOS).

ENERGÍA MECÁNICA.

HERMAN VON HELMHOLTZ, CONJUNTAMENTE CON PRESCOT JOULE, VON MAYER Y OTROS CIENTÍFICOS ENUNCIARON LA LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA, LA CUAL ESTABLECE QUE LA ENERGÍA NI SE CREA NI SE DESTRUYE, SINO QUE SOLO SE TRANSFORMA. (ver en http://www.biografiasyvidas.com/biografia/h/helmholtz.htm). EN EL CASO DE LA ENERGÍA MECÁNICA SE MANTIENE CONSTANTE DURANTE LOS PROCESOS MECÁNICOS QUE SUFRE UN SISTEMA. LA ENERGÍA MECÁNICA BÁSICAMENTE ESTÁ COMPUESTA POR:

• ENERGÍA CINÉTICA (MANIFIESTA DURANTE EL MOVIMIENTO DEL SISTEMA)
• ENERGÍA POTENCIAL GRAVITACIONAL (MANIFIESTA EN VIRTUD DE LA ALTURA CON RESPECTO A UN NIVEL DE REFERENCIA)
• ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA (MANIFIESTA CUANDO EN EL SISTEMA ACTÚA UN RESORTE QUE OBEDECE A LA LEY DE HOOKE).
• TRABAJO DEBIDO A FUERZAS EXTERNAS QUE ACTÚAN EN EL SISTEMA DIFERENTES A SU PESO HACIÉNDOLO DESPLAZARSE UNA DISTANCIA X.

POR LO TANTO LA SUMA DE LOS ITEMS ANTERIORES EN UN ESTADO INICIAL DEBE SER IGUAL A LA SUMA DE LOS MISMOS ITEMS EN SU ESTADO FINAL.

POR EJEMPLO, UN BLOQUE DE MASA M SE DESLIZA DESDE LO ALTO DE UNA RAMPA O TOBOGÁN CUYA SUPERFICIE ES MODERADAMENTE RUGOSA. EN SU ESTADO INICIAL, ES DECIR, ANTES DE QUE EMPIECE A DESLIZARSE CUESTA ABAJO, EL SISTEMA CUENTA UNICAMENTE CON:

• ENERGÍA POTENCIAL GRAVITACIONAL (Ep = M * g * H) DONDE M ES LA MASA DEL SISTEMA, g ES LA ACELERACIÓN DE GRAVEDAD Y H ES LA ALTURA CON RESPECTO AL SUELO EN DONDE SE ENCUENTRA.

LUEGO EL BLOQUE SE DESLIZA HASTA LLEGAR AL SUELO, EN DONDE SE MANIFIESTA SU ESTADO FINAL, EN DONDE LA ENERGÍA POTENCIAL GRAVITACIONAL SE HA EXTINGUIDO POR COMPLETO DEBIDO A QUE H = 0. EN CAMBIO, EN SU LUGAR APARECEN LAS SIGUIENTES FORMAS DE ENERGÍA:

• ENERGÍA CINÉTICA (Ek = (1/2) * M * V^2) DONDE V ES LA VELOCIDAD CON QUE EL SISTEMA LLEGA AL SUELO.

• TRABAJO POR ROZAMIENTO (Tf = F * X) EXPLICADO ANTERIORMENTE

EN SÍNTESIS, EL PLANTEAMIENTO DE LA ENERGÍA MECÁNICA ENTRE UN ESTADO Y OTRO EN ESTE EJEMPLO SE EXPRESA DE LA SIGUIENTE MANERA:

M * g * H = (1/2) * M * V^2 + F * X

MEDIANTE ESTA EXPRESIÓN SE PUEDE CALCULAR A PARTIR DE LA ALTURA DE  DONDE SE DESLIZA EL BLOQUE Y CONOCIENDO EL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO Y OTROS DATOS, POR EJEMPLO, LA VELOCIDAD CON QUE EL BLOQUE LLEGA AL SISTEMA, O LA FUERZA DE ROZAMIENTO MANIFIESTA EN EL BLOQUE.

REVISAR LOS SIGUIENTES DOCUMENTOS Y VIDEOS:

https://drive.google.com/file/d/0B41OkEkyiGQCUk53OW0zT2g1Z2s/edit?usp=sharing
https://drive.google.com/file/d/0B41OkEkyiGQCY2FtUnFGMnlzUUE/edit?usp=sharing
https://www.youtube.com/watch?v=jPhbUf2WP4E&feature=related

https://www.youtube.com/watch?v=d5R5s4l2oog&feature=related


PONGA A PRUEBA SUS CONOCIMIENTOS MEDIANTE LAS SIGUIENTES ACTIVIDADES:




ENERGIGRAMA

TRABAJO Y ENERGÍA