La energía y el movimiento.

La palabra energía, en la vida cotidiana, aparece muchas veces asociada al mundo de las máquinas construidas por la humanidad, es decir, al mundo de lo artificial. Por ejemplo, si los electrodomésticos de la casa no “reciben” energía de alguna fuente (el toma corriente o las pilas), no funcionan, no realizan su trabajo. Pero en realidad, la idea de energía no se encuentra solo en los artefactos, también está involucrada en todos los fenómenos del mundo natural.

La energía es una magnitud física que se muestra en múltiples manifestaciones. Definida como la capacidad de realizar trabajo y relacionada con el calor (transferencia de energía), se percibe fundamentalmente en forma de energía cinética, asociada al movimiento, y potencial, que depende sólo de la posición o el estado del sistema involucrado.

Energía mecánica: cinética y potencial.

La energía mecánica es la energía que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial y cinética de un sistema mecánico. Expresa la capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar un trabajo.

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

E_mecánica = E_C + E_P

El valor que se asigna a la energía es relativo. En el caso de la energía cinética depende del sistema de referencia. En el caso de la energía potencial solo tiene sentido como diferencia, es decir, depende del nivel de altura considerado.

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

Cuando un cuerpo está en movimiento, tiene una cierta velocidad. Sabemos que, para pasar del estado de reposo a movimiento, hay que aplicar una fuerza, que cuando se multiplica por el desplazamiento del cuerpo es igual al trabajo que realiza.

El valor de la energía cinética se obtiene con la siguiente fórmula:

El producto de la masa (m) de una partícula por el cuadrado de la velocidad (v)

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 (E_P).

El valor de la energía potencial gravitatoria se obtiene con la siguiente fórmula:

Siendo (m) la masa del cuerpo y (g) la aceleración de la gravedad, (h) la altura.

Transformaciones de la energía cinética y potencial.

Ejemplos:

-Dejar caer un objeto. Cuando dejamos caer un objeto al piso, inicialmente hay energía potencial en una mano, mientras va cayendo el objeto, ésta energía se transforma en cinética.

-Lanzar un objeto. Cuando lanzamos un objeto hacia arriba, inicialmente por su velocidad, el objeto lleva energía cinética, e irá ganando altura (energía potencial) mientras va perdiendo velocidad (energía cinética).

-Las montañas rusas. Una vez que ascienden para luego dejarse caer e iniciar su recorrido, utilizan la conservación de la energía para funcionar. Cuando se encuentra en a cierta altura, tiene energía potencial. Cuando desciende, ésta se transforma en energía cinética, la cual es quien le permite volver ascender para luego descender, así se forma un ciclo de transformación de la energía en potencial y cinética sucesivamente. Esto permite que las montañas rusas puedan funcionar sin ninguna ayudar mecánica externa, sino hacerlo solo con la utilización de las leyes de la física.

-Un hombre en patineta. La patineta usará energía cinética para subir por la pendiente de la rampa hasta la cima. Cuando la patineta llegue al punto más alto, tendrá energía potencial que convertirá nuevamente en energía cinética cuando comience a deslizarse cuesta abajo.

Principio de la conservación de energía.

El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.

En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia de rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce con el nombre de Principio de conservación de la energía mecánica.

Referencias Bibliográficas

http://ciencias2tec80.blogspot.mx/2011/11/la-energia-cinetica-y.html#comment-form

http://www.kalipedia.com/ecologia/tema/energia-mecanica.html?x=20070924klpcnafyq_266.Kes&ap=2

http://fisicadiaria.wordpress.com/2010/12/07/%C2%BFcomo-funcionan-las-montanas-rusas/

http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/conservacion.htm