Energía mecánica
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La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial de un sistema. Su conservación es uno de los principios más poderosos de la física para resolver problemas de movimiento.
Este tema es un componente habitual en la PAES del DEMRE.
A continuación se presentan los tipos de energía mecánica, el principio de conservación y problemas resueltos con y sin fricción.
Ejemplo: Una pelota cae desde 5 m de altura (v₀ = 0). En el suelo: Ep se convierte totalmente en Ec.
½mv² = mgh → v = √(2gh) = √(2 × 9,8 × 5) = √98 ≈ 9,9 m/s.
No se necesita conocer la masa: se cancela en la ecuación.
Teorema trabajo-energía: el trabajo neto es igual al cambio de energía cinética. W_neto = ΔEc = Ec_final − Ec_inicial.
Si W > 0, la energía cinética aumenta (la fuerza acelera). Si W < 0, la energía cinética disminuye (la fuerza frena).
Ejemplo: Un bloque desliza 10 m por un piso con μₖ = 0,3 y masa 2 kg. Energía disipada: W_f = μₖ·mg·d = 0,3 × 2 × 9,8 × 10 = 58,8 J.
También: P = F·v (fuerza constante a velocidad constante).
Ejemplo: Un motor levanta 100 kg a 3 m en 5 s. P = mgh/t = 100 × 9,8 × 3 / 5 = 588 W.
Te deseamos mucho éxito en tu Preparación PAES.
Este tema es un componente habitual en la PAES del DEMRE.
A continuación se presentan los tipos de energía mecánica, el principio de conservación y problemas resueltos con y sin fricción.
Energía cinética y potencial
Ambas se miden en joules (J). La energía mecánica total es Em = Ec + Ep.Conservación de la energía mecánica
Si no hay fricción ni otras fuerzas no conservativas, la energía mecánica se conserva: Ec₁ + Ep₁ = Ec₂ + Ep₂.Ejemplo: Una pelota cae desde 5 m de altura (v₀ = 0). En el suelo: Ep se convierte totalmente en Ec.
½mv² = mgh → v = √(2gh) = √(2 × 9,8 × 5) = √98 ≈ 9,9 m/s.
No se necesita conocer la masa: se cancela en la ecuación.
Trabajo y energía
Trabajo (W): transferencia de energía mediante una fuerza. W = F·d·cosθ, donde θ es el ángulo entre la fuerza y el desplazamiento.Teorema trabajo-energía: el trabajo neto es igual al cambio de energía cinética. W_neto = ΔEc = Ec_final − Ec_inicial.
Si W > 0, la energía cinética aumenta (la fuerza acelera). Si W < 0, la energía cinética disminuye (la fuerza frena).
Fricción y energía disipada
Cuando hay fricción, parte de la energía mecánica se convierte en calor. Em₁ = Em₂ + W_fricción.Ejemplo: Un bloque desliza 10 m por un piso con μₖ = 0,3 y masa 2 kg. Energía disipada: W_f = μₖ·mg·d = 0,3 × 2 × 9,8 × 10 = 58,8 J.
Potencia
Potencia: rapidez con que se realiza trabajo. P = W/t. Se mide en vatios (W): 1 W = 1 J/s.También: P = F·v (fuerza constante a velocidad constante).
Ejemplo: Un motor levanta 100 kg a 3 m en 5 s. P = mgh/t = 100 × 9,8 × 3 / 5 = 588 W.
Cierre
La conservación de la energía mecánica simplifica enormemente los problemas de movimiento. Identificar si hay fuerzas no conservativas (fricción, aire) determina si la energía se conserva o se disipa.Te deseamos mucho éxito en tu Preparación PAES.