Momentos de esta propuesta:

1. 1Hablemos de la energía
2. 2Energía mecánica
3. 3La energía mecánica no cambia
4. 4La energía asociada a la temperatura y a la electricidad
5. 5Energía y cambios químicos
6. 6Las máquinas que usan energía e hicieron historia
7. 7Evolución, virus y pandemias

 

La energía mecánica no cambia

Hemos visto que la energía se presenta de formas muy distintas entre sí: mecánica, eléctrica, térmica, química, nuclear. Sin embargo, todas estas formas de energía refieren a la misma capacidad de hacer, a la misma posibilidad de generar transformaciones y cambios, es decir, a la misma propiedad física.

Una cuestión interesante de la que se dieron cuenta los científicos es que la energía no se crea ni se destruye, sino que se conserva: la cantidad de energía en el Universo se mantiene constante. Por eso, a esta idea tan importante para la ciencia se la conoce como principio de conservación de la energía.

Observá ahora la figura: la roca empieza a rodar cuesta abajo. A medida que la roca desciende, la energía asociada a la posición, es decir, la energía potencial, disminuye. Pero a medida que la roca va descendiendo por la ladera, cada vez se mueve más rápido. Es decir que su energía cinética va en aumento.

A medida que la roca desciende aumenta su velocidad. Crece su energía cinética y disminuye la potencial, pero la energía total se mantiene constante.

Imagen tomada de “La energía, cambios y movimientos: cuadernos para el aula” (1a ed.). Buenos Aires: Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología de la Nación, 2007.

El principio de conservación de la energía afirma que la disminución de la energía potencial (de la altura) de la roca se compensa con el aumento de energía cinética. La suma de ambas siempre da la misma cantidad. La roca no ha perdido energía al caer por la ladera, sino que ha transformado energía potencial (arriba) en energía cinética (abajo). La cantidad de energía se ha mantenido constante, aunque ha variado de forma.

Podemos afirmar que la energía mecánica de un cuerpo es la suma de la energía cinética y de la energía potencial y lo escribimos de la siguiente manera.

A medida que la roca desciende, su energía potencial se transforma en cinética. Veamos otro ejemplo.

Ejemplo 4

Una roca de 3 kg se encuentra quieta a 10 metros de altura y se deja caer por una pendiente (como la que vimos en la figura anterior).

a) ¿Qué energía mecánica tiene al inicio?

b) ¿Qué energía mecánica tendrá cuando llegue a la base?

c) ¿Qué energía cinética tendrá a la mitad del descenso?

Para poder resolver la situación planteada tenemos que plantear que la suma de las dos energías (cinética y potencial) da el mismo resultado en todos los casos.

Pregunta a. ¿Qué energía mecánica tiene al inicio?

La velocidad arriba es cero (porque está quieta) y por lo tanto su energía cinética vale cero. Como su altura es de 10 metros la energía potencial inicial es:

Y como la Ecin vale cero

Emec arriba= 300 J

Pregunta b. ¿Qué energía mecánica tendrá cuando llegue a la base?

Para resolver esta pregunta hay que tener en cuenta que la altura abajo es cero (porque llegamos a la base). Entonces la energía potencial abajo, es cero.

Epot abajo = 0

Ahora planteamos que la suma de ambas energías (cinética y potencial) vale lo mimo arriba y en la base:

Ecinet arriba + Epot arriba = Ecinet abajo + Epot abajo

Epot arriba = Ecinet abajo

y como:

Entonces la energía cinética abajo debe valer lo mismo

Ecinet abajo = Epot arriba = 300 J

✍️ Pregunta c. Te dejamos para averiguar cuánto vale su energía cinética a la mitad. ¿Te animás?

Podés usar que:

Emec mitad = Ecin mitad + Epot mitad = Emec arriba = 300 J 

 

✍️ | Actividad 5

Las energías cinética y potencial son muy usadas por los albañiles cuando necesitan romper una pared.

La energía del martillo se usa para romper la pared.

Imagen tomada de Pixabay.

¿Podrías explicar cómo intervienen la energía cinética y la energía potencial en este proceso que se hace con la maza para romper la pared?

¿De dónde proviene la energía de la maza para producir las roturas?

Estas transformaciones de la energía que hemos visto en la roca se producen en todos los ámbitos en que usamos energía. Para poder analizarlos vamos a ver otras formas de energía.