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La energía mecánica

La energía mecánica es la que tienen los cuerpos en razón de su movimiento (energía cinética), de su situación respecto de otro cuerpo (en general, la Tierra) , o de su estado de deformación (en el caso de los cuerpos elásticos). La energía mecánica de un cuerpo o de un sistema físico es la suma de su energía cinética y la energía potencial. Se trata de una magnitud escalar relacionada con el movimiento de los cuerpos y con las fuerzas de origen mecánico, como son la fuerza gravitatoria.

La energía cinética

Los cuerpos pueden realizar un trabajo por el hecho de estar en movimiento, es decir, los cuerpos en movimiento tienen energia. Esta forma de energía mecánica se llama energia cinética (Ec).

Cuando un cuerpo está en movimiento, tiene una cierta velocidad. Ya sabes que para pasar del estado de reposo a movimiento, hay que aplicar una fuerza, que multiplicada por el desplazamiento del cuerpo es igual al trabajo que realiza. Calculemos ese trabajo

W=F.s

Si el cuerpo parte del reposo, el espacio recorrido será: 

s=0,5a.t2

Y, según la ecuación fundamental de la dinámica:

W=m.a.s =m.a.0,5.a.t2 =0,5.m.at2 = 0,5.m.v2

Por tanto, la energía almacenada por un cuerpo en movimiento (Ec)

Ec= W =  0,5.m.v2

En ocasiones resulta difícil conocer la fuerza que ha actuado sobre el cuerpo, pero si conocemos la variación de velocidad, podemos saber cuál es el trabajo efectuado sobre el cuerpo, que corresponde a la variación de energía cinética.


La energía potencial

La capacidad de un cuerpo de producir trabajo por el hecho de estar a una cierta altura se llama energía potencial gravitatoria, o más sencillamente, energía potencial (Ep). Consideramos un cuerpo de masa m que elevamos ejerciendo una fuerza (F). El trabajo realizado será:

W = F.s

Donde el desplazamiento (s) lo consideraremos como altura (h) y la fuerza realizada para elevarlo ha de tener un valor ligeramente superior al peso. pero con sentido opuesto, para que pueda elevarse:

F= P= m.g

Sustituyendo la fuerza por el valor del peso y el desplazamiento por la altura en la definición de trabajo, obtenemos:

W=F.s= m.g.h

Por tanto, la energía almacenada por un cuerpo que se encuentra a una altura, h. (Ep) es:

Ep = m.g.h

La energía potencial equivale al trabajo que ha costado elevar el objeto de masa m a la altura h. Hemos supuesto que la Ep = 0 cuando estamos en la superficie terrestre, que consideramos h = 0. Si el desplazamiento es horizontal, no hay vanación de alt Y por tanto, la variación de la energía potencial es nula. 
Existen otros tipos de energía potencial, como la energía que se acumula en los cuerpo elásticos al deformarlos (un arco). Cuando cesa la deformación, la energía acumulada produce el desplazamiento de la flecha y el incremento de su energía cinética. A este tipo se le llama energía potencial elástica.

La energía mecánica

A la suma de la energía cinética y la energía potencial (elástica o gravitatoria), la denominamos energía mecánica.

Emecánica = Ec + Ep


El valor que se asigna a la energía es relativo. En el caso de la energía cinética depende del sistema de referencia, pues el movimiento de una persona por el pasillo de un autobús resulta ser diferente considerado respecto de otra persona o considerado respecto de una farola de la calle. En el caso de la energía potencial solo tiene sentido como diferencia, es decir, depende del nivel de altura considerado.


Montaña rusa y la energía mecánica Montaña rusa y la energía mecánica
En la montaña rusa se ve la aplicación de la energía mecánica es una clase de energía compuesta por otras y es la que permite a un cuerpo hacer una labor o esfuerzo específico. Para que se genere energía mecánica es necesario que intervengan la energía cinética, la energía potencial y la fuerza.



Energía potencial gravitatoria Energía potencial gravitatoria
la energía potencial gravitatoria es la capacidad de hacer un trabajo, cuando el cuerpo cambia de altitud, convirtiéndose a energía cinética. En si solo es una medida de capacidad, nada que ver con la propiedad intrínseca del objeto.



Energía potencial elástica Energía potencial elástica
La energía potencial elástica es energía almacenada que resulta de aplicar una fuerza para deformar un objeto elástico. La energía queda almacenada hasta que se quita la fuerza y el objeto elástico regresa a su forma original, haciendo un trabajo en el proceso. La deformación puede implicar comprimir, estirar o retorcer el objeto. Muchos objetos están diseñados específicamente para almacenar energía potencial elástica, por ejemplo un resorte o una gomera