energía mecánica

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ENERGÍA MECÁNICA
ENERGÍA POTENCIAL
ENERGÍA POTENCIAL La energía potencial puede pensarse como la energía almacenada en un
sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar.
Más rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas
(o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones).
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Se la puede clasificar en:
 Energía potencial gravitatoria (debido al campo de atracción gravitatorio)
 Energía potencial elástica (debida a las fuerzas elásticas)
 Energía potencial electromagnética (debido a los campos de acción eléctricos y/o magnéticos).
Nos ocuparemos por ahora de las dos primeras: Epg y Epe.
ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA Se define la energía potencial (Epg) gravitatoria de un
objeto de masa m que se encuentra a una altura y de algún nivel de referencia como:
Para una misma altura, la energía del cuerpo dependerá de su masa.
Esta energía puede ser transferida de un cuerpo a otro y aparecer como energía cinética o de
deformación. Sin embargo, mientras el cuerpo no descienda, la energía no se manifiesta: es
energía potencial.
Todos los cuerpos tienen energía potencial que será tanto mayor cuanto mayor sea su altura.
Como la existencia de esta energía potencial se debe a la gravitación (fuerza de gravedad), su
nombre es energía potencial gravitatoria (Epg).
Vemos que la Epg depende de la altura vertical del objeto sobre algún nivel de referencia (en
el caso de este ejemplo, el suelo) y de la masa del objeto.
En el Sistema Internacional (SI), la masa m se mide en kilogramo (kg) y la altura en metros (m) y la
energía potencial gravitatoria resulta medida en joule (J). Así:
1) ¿Qué energía potencial posee un cuerpo de masa 5 kg colocado a 2 m del suelo?
Solución:
Ep=m. g. h
Ep=5 kg. 9, 8 m/s2.2m

2. Ep=98 J
2) Calcula la energía potencial de un cuerpo cuya masa es de 400 gramos y se encuentra a una altura de
8 metros.
Solución:
Primero es conveniente convertir los gramos en kilogramos: m = 0,4 Kilogramos. Para obtener la energía
en joule.
Energía Potencial = m. g. h (masa por gravedad por altura).
Energía Potencial = 0,4 kg. 10 m/seg2. 8m
Energía Potencial = 32J
1.- Un cuerpo de 10 kg se encuentra a una altura de 6 m, sobre el nivel del suelo: ¿cuál es su energía
potencial gravitatoria?
2.- ¿En cuánto varía la Epg del cuerpo del problema anterior si se lo eleva a una altura de 12 m?
ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA.
Es la energía asociada con las materiales elásticos.
Si se considera un resorte que cuelga del techo y uno de sus extremos está fijo, adosado al techo,
mientras su otro extremo está libre, al ejercer una fuerza sobre el resorte éste se puede comprimir,
disminuyendo su longitud. Para que el resorte no se estire será necesario mantener una fuerza sobre él. Al
anular la fuerza, el resorte se descomprime, estirándose.
Si ahora se tiene el resorte con un extremo fijo sobre la mesa, y se ejerce una fuerza para comprimirlo, si
el extremo libre de este resorte se pone en contacto con algún cuerpo, al descomprimirse puede provocar
que el objeto se mueva, comunicándole energía cinética.
Este hecho pone de manifiesto que el resorte comprimido posee energía almacenada que se
denomina energía potencial elástica.
Al comprimir o estirar un resorte una distancia x, la energía potencial elástica es:
Donde K es la constante elástica del resorte.
Cuando se salta en una cama elástica, también se pone de manifiesto este hecho; la persona que
cae desde cierta altura sobre la cama tiene inicialmente una energía potencial que irá disminuyendo
progresivamente durante la caída, mientras que su energía cinética (de movimiento) irá aumentando. Al
chocar contra la superficie de la cama se perderá energía cinética; los resortes de la cama se colocarán
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3. tensos. La energía cinética se ha transferido a los resortes, almacenándose en forma de energía potencial
elástica. Ésta se pondrá de manifiesto rápidamente. Los resortes se descomprimirán y le comunicarán
movimiento al cuerpo hacia arriba, adquiriendo cierta velocidad, es decir, energía cinética. Ésta irá
disminuyendo con la altura mientras que la energía potencial irá aumentando al aumentar la altura del
cuerpo.
ENERGÍA MECÁNICA En mecánica, se denomina energía mecánica Em a la suma de las energías
cinética y potencial (de los diversos tipos).
Su expresión usual es: Em=Ec+ Ep
CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA
Cuando sobre un sistema no actúan fuerzas de rozamiento (que le provocan una pérdida en la
energía mecánica, así como tampoco fuerzas exteriores que le permitan incrementar esta energía,
podemos decir que la energía mecánica del sistema se conserva. Es decir que cuando sobre un cuerpo
sólo actúan fuerzas conservativas, como el peso, las fuerzas elásticas, las fuerzas electromagnéticas o
fuerzas que no disipan energía mecánica, la energía mecánica del sistema se conserva.
Volvamos al acróbata en lo más alto de la torre de acrobacia. Su Epg era de 10 kJ y su Ec nula (se
encuentra en reposo), su Em será 10 kJ.
A medida que comienza a descender en caída libre, su Epg va a ir disminuyendo a expensas del
aumento correspondiente de Ec: si, por ejemplo, su Epg = 7500 J y su Ec = 2500 J, conservando su
Em = 10000 J
En algún momento de su caída, cuando pase por un punto situado a la mitad de la altura de la torre,
su Epg se verá reducida a la mitad: Epg = 5000 J; Ec = 5000 J y conservará su Em = 10000 J
Al llegar al suelo, habrá transformado toda su Epg en Ec, es decir, que al llegar al suelo, su Epg = 0
y su Ec = 10000 J, conservándose su Em = 10000 J.
Finalmente, cuando se detenga, habrá transformado toda su Em en calor, sonido y deformación
Una cinta transportadora hace subir cajas a velocidad constante por una pendiente inclinada 35° respecto
la horizontal. Durante este proceso...
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La energía cinética de las cajas:
a) Disminuye;
b) aumenta;
c) permanece constante.
La energía potencial de las cajas:
a) Disminuye;
b) aumenta;
c) permanece constante.
La energía mecánica de las cajas:
a) Disminuye;
b) aumenta;
c) permanece constante
La niña de la figura se suelta desde lo más alto de un tobogán. Despreciando el rozamiento, llega a la
base del mismo con una Energía cinética de 1200 J:
a) ¿Cuál es la masa de la niña?
b) ¿Con qué velocidad llega a la parte más baja del tobogán?
Un cuerpo de 1 kg de masa se deja caer por una superficie curva desde una altura de 1 m, tal como indica
la figura. Despreciando rozamientos, calcular:
a. La energía mecánica de la partícula en el punto A
b. La energía cinética de la partícula en el punto B
c. La velocidad de la partícula en el punto C
d. La energía potencial elástica que acumulará el resorte en su máxima compresión.
e. La máxima deformación que experimentará el muelle si su constante elástica es de 200 N/m

5. https://www.youtube.com/watch?v=zljMGEWYIqI (video experimento energía potencial)
http://es.slideshare.net/fabi21/presentacion-en-power-point-energia-cinetica (power point energía
mecánica, potencial, cinética)
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