Energía Mecánica: Definición, Capacidad Y Ejemplos

En las ciencias físicas, la energía mecánica es la suma de la energía potencial y la energía cinética. Es esta la energía que esta asociada con el movimiento y posición de un objeto. El principio de conservación de la energía de la mecánica establece que en un sistema aislado que solo está sujeto a fuerzas conservadoras, la energía mecánica es constante. Si un objeto se mueve en la dirección opuesta de una fuerza neta conservadora, la energía potencial aumentará y si se cambia la velocidad (no la velocidad) del objeto, la energía cinética del objeto cambia también.

¿Qué es la energía mecánica?

energía mecánica

La energía mecánica es la energía que posee un objeto debido a su movimiento o su posición. Bueno, eso parece bastante simple, pero ¿qué es la energía? La energía es la capacidad de hacer trabajo, donde el trabajo es el movimiento de un objeto cuando se le aplica una fuerza. Por ejemplo, una persona que hace flexiones está haciendo un trabajo al aplicar fuerza al piso. Como el piso generalmente no se mueve, la persona se alejará del piso. Esa misma persona podría aplicar una fuerza a un libro y moverlo sobre su cabeza. En cada caso, el trabajo se realiza cuando la fuerza aplicada hace que un objeto se mueva.

Describamos la energía mecánica con más detalle, es la energía que posee un objeto debido a su movimiento o posición. En otras palabras, un objeto posee energía mecánica cuando tiene la capacidad de hacer trabajo debido a su posición o movimiento. Esta energia puede tomar la forma de energía cinética, que es energía debida al movimiento de un objeto, o energía potencial, que es energía almacenada debido a la posición de un objeto.

Este tipo de energia muy seguido se puede confunde con energía cinética o potencial. Trataremos de que sea muy sencillo de entender y saber su diferencia. Antes que nada, es necesario que entendamos la palabra ‘Trabajo’. El “trabajo” se realiza cuando una fuerza actúa sobre un objeto para hacer que se mueva, cambie de forma, se desplace o haga algo físico. Un ejemplo podría ser, si abro la puerta para que mi perro pase, el trabajo se realiza en la puerta (haciendo que se abra). Pero, ¿qué tipo de fuerza hizo que se abriera la puerta? Aquí es donde se aplica la Energía Mecánica.

La energía mecánica es la sumatoria de la energía cinética y la energía potencial en un objeto que se utiliza para hacer el trabajo. En otras palabras, es energía en un objeto debido a su movimiento o posición, o ambos. En el ejemplo anterior de ‘puerta abierta’, poseo energía química potencial (energía almacenada en mí) y al levantar mis manos para empujar la puerta, mi acción también tuvo energía cinética (energía en el movimiento de mis manos).

Al empujar la puerta, mi potencial y energía cinética se transfirieron a energía mecánica, lo que hizo que se realizara el trabajo (puerta abierta). Aquí, la puerta ganó energía mecánica, lo que provocó que la puerta se desplazara temporalmente. Tenga en cuenta que para que el trabajo se realice, un objeto debe suministrar una fuerza para que se desplace otro objeto.

Energía-mecánica como la capacidad de producir trabajo

Un objeto que posee energía mecánica puede hacer el trabajo. De hecho, la energía mecánica muy seguido se define como la capacidad de realizar el trabajo. Cualquier objeto que posea energía mecánica, ya sea en forma de energía potencial o energía cinética, puede hacer el trabajo. Es decir, su energía mecánica permite que ese objeto aplique una fuerza a otro objeto para provocar su desplazamiento.

Se pueden dar numerosos ejemplos de cómo un objeto con energía mecánica puede aprovechar esa energía para aplicar una fuerza que cause el desplazamiento de otro objeto. Un ejemplo clásico involucra la enorme bola de demolición de una máquina de demolición. La bola de demolición es un objeto masivo que se balancea hacia atrás a una posición alta y se le permite avanzar hacia la estructura del edificio u otro objeto para demolerlo.

Al golpear la estructura, la bola de demolición le aplica una fuerza para hacer que se desplace la pared de la estructura. El siguiente diagrama representa el proceso mediante el cual se puede usar la energía mecánica de una bola de demolición para hacer el trabajo.

La energía total en mecánica

Como ya se mencionó, la energía mecánica de un objeto puede ser el resultado de su movimiento (es decir, energía cinética) y / o el resultado de su energía almacenada de posición (es decir, energía potencial). La cantidad total de energía de este tipo es sencillamente la suma de energía potencial y cinética. Esta suma se conoce simplemente como la energía mecánica total (EMT).

EMT = EP + EC

Ejemplos de la energía-mecánica como medio de trabajo

Ejemplos de la energía mecánica como medio de trabajo

  • Veamos ahora algunos ejemplos de energía mecánica. Una máquina de demolición es un gran ejemplo de energía mecánica potencial y cinética. La bola de demolición posee energía mecánica potencial cuando se eleva a una posición vertical sobre el suelo. La pelota tiene la capacidad de hacer trabajo debido a su posición vertical. Ahora recuerde, el trabajo se realiza cuando una fuerza mueve un objeto
  • Un martillo es una herramienta que utiliza energía mecánica para hacer el trabajo. La energía de un martillo le da al a este la capacidad de aplicar una fuerza a un clavo para hacer que se desplace. Debido a que el martillo tiene energía mecánica (en forma de energía cinética), es capaz de trabajar en la uña. La energía mecánica es la capacidad de hacer el trabajo.
  • Otro ejemplo que ilustra cómo la energía mecánica es la capacidad de un objeto para hacer el trabajo se puede ver cualquier noche en su bolera local. La energía de una bola de bolos le da a la pelota la habilidad de aplicar una fuerza a un pasador de bolos para hacer que se desplace. Debido a que la bola masiva tiene energía mecánica (en forma de energía cinética), puede hacer trabajo en el pasador. La energía mecánica es la capacidad de hacer el trabajo.
  • Un arma de dardos es otro ejemplo es, cuando se carga una pistola de dardos y se comprimen los resortes, posee energía. La energía mecánica de los resortes comprimidos da a los resortes la capacidad de aplicar una fuerza al dardo para provocar su desplazamiento. Debido a que los resortes tienen energía mecánica (en forma de energía potencial elástica), es capaz de trabajar en el dardo. Este tipo de energia se puede asosiar como la capacidad de hacer el trabajo.
  • Una escena común en algunas partes del campo es un “parque eólico”. Los vientos de alta velocidad se utilizan para trabajar en las palas de una turbina en el llamado parque eólico. La energía mecánica del aire en movimiento le da a las partículas de aire la capacidad de aplicar una fuerza y causar un desplazamiento de las cuchillas. A medida que las cuchillas giran, su energía se convierte posteriormente en energía eléctrica (una forma no mecánica de energía) y se suministra a hogares e industrias para que funcionen con aparatos eléctricos. Debido a que el viento en movimiento tiene energía mecánica (en forma de energía cinética), es capaz de trabajar en las cuchillas. Una vez más, es la capacidad de hacer el trabajo.

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