Qué es la energía mecánica y ejemplos

Qué es la energía mecánica y ejemplos

Hola lector(a), en este artículo vamos a hablar sobre la energía mecánica, la cuál a mi personalmente me parece una de las más interesantes entre todas las fuentes de energía. Aquí intentaré mostrarte de forma simple, su concepto, funcionamiento y algunos ejemplos.

como funciona la energia mecanica
Funcionamiento de la energía mecánica

¿Qué es la energía mecánica? Definición

La energía mecánica se puede definir como la energía que obtiene un cuerpo producida a raíz de su propia velocidad o movimiento, entonces la energía mecánica no es más que la suma de la energía cinética (Energía de movimiento) y la energía potencial (Energía almacenada).

Energía mecánica= Energía cinética + Energía potencial:   Em=Ec+Ep

Cómo funciona

Si un cuerpo tiene una masa m, una velocidad v en el sistema de referencia elegido y una altitud z con respecto a un sistema de referencia fijo, entonces

Em = Ec + Epp

Ec =1/2mv^{2} + mgz donde Ec está en julio ( J)

m en kilogramos (kg)
v en metros por segundo (m.s-1)
g en newtons por kilogramo (N.kg-1)
z en metros (m)

Principio de conservación de la energía mecánica

Tomemos el caso de un sólido en caída libre. El cuerpo está sometido únicamente a la acción de su peso. La fricción del aire es insignificante. Durante el otoño, se conserva su energía.

Así, cuando un objeto no es sometido a ninguna acción que disipe energía hacia el ambiente externo (como las fuerzas de fricción en un sólido o en un fluido), entonces su energía mecánica es preservada:

Em = constante.

Esta conservación implica que cualquier variación en la energía cinética es compensada por una variación en la energía potencial de la gravedad y viceversa.

También significa que si en un momento t1 un objeto tiene una velocidad v1 y una altitud z1 y en un momento t2 su velocidad es v2 y su altitud z2 entonces existe la siguiente relación:

1/2mv_{1}^{2} + mgz_{1} = 1/2mv_{2}^{2} + mgz_{2}.

Nota: Cuando un sistema está sometido a fuerzas de fricción distintas de cero y significativas, la energía mecánica disminuye.

Ejemplos de energía mecánica

 

Tomemos un ejemplo sencillo para ilustrar la conservación de la energía mecánica: ¡el parque de atracciones!

Cualquier parque de atracciones que se respete a sí mismo debe ofrecer automáticamente a sus clientes paseos en montaña rusa. En este tipo de picadero, los carros suben y bajan rápidamente por las pistas.

os trolebuses siempre comienzan a girar cuando están en la cima de una «montaña» y luego descienden rápidamente diferentes curvas pequeñas sin volver a la altura inicial (debido a la fricción). Estas cabalgatas generalmente siguen subidas y bajadas impresionantes.

Cuando uno de los carros sube, su energía potencial está en su máximo y la energía cinética en su mínimo, por el contrario, cuando desciende es el turno de la energía cinética para estar en su máximo y la energía potencial para estar en su mínimo en nombre del principio de conservación de la energía.

Así, en la parte superior de una curva, la velocidad del carro será casi nula, mientras que cuando se encuentre en la parte inferior de la curva, la velocidad será máxima: ¡efecto garantizado!

¿Sabías eso? Albert Einstein fue el primero en utilizar el ejemplo de las montañas rusas para ilustrar la conservación de la energía mecánica!

Aplicación de la energía mecánica: ¿Para qué sirve?

El principio de la energía mecánica puede demostrarse perfectamente con el estudio del funcionamiento de una central hidroeléctrica.

La energía hidroeléctrica es parte de la energía renovable, al igual que la energía solar o eólica, porque la fuente de energía no es agotable (y no produce muchos residuos). La energía suministrada por la hidroelectricidad es la mayor fuente de energía renovable del mundo.

La hidroelectricidad utiliza la energía del agua para producir energía. Aunque las primeras centrales hidroeléctricas datan de finales del siglo XIX, la energía del agua ha sido explotada durante mucho tiempo gracias a los molinos. El agua está a menudo en movimiento y este movimiento puede ser utilizado para proporcionar energía.

Esta energía hidroeléctrica se obtiene mediante la conversión de la energía mecánica del agua mediante una turbina y un alternador.

El agua fluye primero a través de una toma y luego a un conducto: el agua fluye más rápido porque el conducto tiene una mayor o menor diferencia en elevación. Cuando el agua llega a la turbina, la hace funcionar, lo que impulsa al alternador a producir electricidad. El agua entonces fluye a través de una carrera de cola.

 

Ventajas y desventajas:

Como todas las energías, la mecánica tiene sus ventajas y desventajas, las cuales son:

Ventajas:

  • Es uno de los tipos de energía más fácil de obtener
  • Tiene demasiados usos y aplicaciones en las que se puede aprovechar.
  • Su generación es altamente económica. 

Desventajas:

  • Necesita un constante mantenimiento,
  • Si nos referimos a maquinas mecánicas, muchas veces sustituye la mano de obra humana, creando desempleo.
  • El uso de maquinas mecánicas muchas veces requiere  de cierto grado de capacitación.

 

Más energías en: Tipos de energías

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