Ya sea que esté corriendo una pista de cien metros de largo o simplemente acostado sin rumbo fijo en su cama, una cosa sigue siendo cierta: está trabajando. Al hacer ese trabajo, estás empleando una forma particular de energía que te permite moverte o mantenerte en una posición. Esta forma de energía se llama energía mecánica.
La energía mecánica se aplica en todas partes: desde el movimiento de los automóviles hasta la disposición de los árboles en crecimiento. Sin saberlo, también aplicas energía mecánica dondequiera que vayas. ¿Qué es la energía mecánica? En este artículo, vamos a responder a esa pregunta. Además, vamos a discutir las formas de energía mecánica y citar ejemplos de cada una.
¿Qué es la Energía Mecánica?
Antes de sumergirnos en la energía mecánica, primero describamos el concepto de energía. Esto nos da una idea adecuada de la energía mecánica, sus formas y ejemplos.
Básicamente, la energía es la capacidad de realizar un trabajo. Si bien no se puede crear ni destruir, la energía se puede transferir o cambiar. Al ser transferido a un objeto, es capaz de trabajar sobre dicho objeto. Para mantenerse con vida, los seres vivos como los humanos requieren estar disponibles. para los humanos, se necesitan varias formas de energía, desde alimentos hasta recursos energéticos como los combustibles fósiles. Los seres humanos y otros organismos también necesitan energía para moverse y cambiar de posición. Aquí es donde entra la energía mecánica.
La energía mecánica es una forma de energía que posee un objeto debido a su posición o movimiento. Los objetos tienen energía mecánica ya sea que se muevan o permanezcan en una posición relativa a una posición de energía potencial cero. Esto significa que cualquier objeto que posea energía mecánica, ya sea a través del movimiento o debido a su posición, podría realizar un trabajo. El trabajo se describe aquí como el movimiento de un objeto cuando se le aplica una fuerza.
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La energía mecánica de un sistema aislado, ya sea un sistema físico o un sistema termodinámico, permanece constante en el tiempo siempre que el sistema esté desprovisto de fuerzas no conservativas como la fricción. Aunque la energía mecánica no se puede crear ni destruir en un sistema aislado, se puede convertir en otras formas de energía.
Diferentes formas de energía mecánica
Si miramos de cerca la definición de energía mecánica, podríamos medir sus dos formas. Los objetos pueden estar en movimiento o pueden permanecer en reposo en su posición.
La forma de energía mecánica que poseen los objetos en movimiento se llama energía cinética . Un objeto que está en movimiento, ya sea horizontal o vertical, posee energía cinética. Su nombre se deriva de la palabra griega «kinesis» que significa «movimiento».
La energía cinética puede venir en varias formas. La primera forma es la energía cinética de rotación, la energía que se produce debido al movimiento de rotación. La segunda forma es la energía cinética vibratoria que se genera debido al movimiento de las vibraciones. La tercera es la energía cinética de traslación, la energía producida debido al movimiento de un lugar a otro.
El tipo de energía mecánica que poseen los objetos en reposo, o debido a su posición, se denomina energía potencial . También podría ser la energía almacenada que tiene un objeto. Fue presentado por William Rankine, un ingeniero y físico del siglo XIX.
La energía potencial se presenta en tres formas : energía potencial gravitatoria, energía potencial eléctrica y energía potencial elástica .
La energía potencial gravitacional se refiere a la energía que se almacena en los objetos debido a su posición vertical. Dicha energía se almacena debido a la atracción gravitatoria de la Tierra hacia los objetos.
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La energía potencial eléctrica puede obtenerse cuando cargas diferentes o iguales se repelen o atraen entre sí. Las cargas pueden ser positivas o negativas. Las cargas opuestas se atraen mientras que las cargas similares se repelen.
La energía potencial elástica, por otro lado, se refiere a la energía que se almacena en los materiales elásticos debido al estiramiento y la compresión. La cantidad de energía potencial elástica almacenada podría correlacionarse con la cantidad de estiramiento del dispositivo.
Tanto la energía cinética como la potencial son componentes esenciales del universo. Afectan el movimiento y la posición de las partículas dentro del tejido del espacio-tiempo. La energía cinética, en particular, es significativa porque afecta el movimiento de la materia, hasta el nivel atómico. Por otro lado, la energía potencial podría ayudar a determinar la forma de existencia de la materia a nivel atómico.
Ejemplos de Energía Mecánica
Dado que los objetos poseen energía mecánica en forma de energía cinética y energía potencial, prácticamente podríamos encontrar varios ejemplos de energía mecánica en una variedad de formas. Estos son algunos ejemplos de energía mecánica.
Energía cinética
- Un cuerpo celeste, como un asteroide o un meteorito, que cae a la tierra a gran velocidad está lleno de una inmensa cantidad de energía cinética.
- Casi todas las formas de deportes emplean energía cinética. En el lanzamiento de disco, por ejemplo, los atletas mueven el cuerpo en un movimiento circular antes de lanzarlo, lo que permite que el disco gane energía cinética. Driblear una pelota durante un partido de baloncesto también podría producir energía cinética en la pelota. En el béisbol, la fuerza ejercida por un bate podría producir energía cinética en la pelota, haciendo que se mueva rápidamente.
- Debido a su gran masa y rápida velocidad, un avión que vuela en el aire posee una gran cantidad de energía cinética.
- Un río que fluye posee energía cinética a cierta velocidad porque el agua se mueve de un lugar a otro.
Energía potencial
- Debido a su suspensión en la grúa, una bola de degradación posee energía potencial gravitacional.
- Cuando los resortes se estiran, pueden absorber energía potencial. Esta energía se libera cuando se contrae el resorte.
- Los alimentos que comen los organismos tienen energía potencial química almacenada porque proporcionan la energía que necesitamos para el metabolismo.
- Debido a la gravedad, los péndulos y los relojes del abuelo almacenan energía potencial.
- Un columpio está equipado con energía potencial porque está suspendido de un soporte. Almacena energía cuando no se balancea. Asimismo, también conserva energía cuando se mantiene presionado durante unos segundos antes de moverse hacia adelante o hacia atrás.
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Algunos datos interesantes sobre la energía mecánica
Aquí hay algunos datos interesantes que quizás no conozcas sobre la energía mecánica.
Hecho 1 : La energía mecánica es la suma de las energías cinética y potencial en un sistema.
Hecho 2 : muchas de las tecnologías actuales podrían convertir la energía mecánica en otras formas de energía y viceversa.
Hecho 3 : Las máquinas de vapor y otras formas de maquinaria podrían convertir la energía mecánica en otras formas de energía, como la energía térmica.
Hecho 4 : Las turbinas convierten la energía cinética del vapor en energía mecánica.
Hecho 5 : Las centrales hidroeléctricas podrían producir energía eléctrica a partir de la energía mecánica del agua almacenada en las presas.
Hecho 6 : la energía mecánica se puede medir en unidades llamadas julios. Se derivó como un tributo a James Joule, un físico que encontró la relación entre la ganancia de calor y la pérdida de energía mecánica.
Hecho 7 : El término energía cinética fue acuñado por Lord Kelvin en 1849. Sin embargo, el concepto de energía cinética ha existido desde la época griega.
Hecho 8 : Fue William Rankine, ingeniero y físico, quien utilizó por primera vez el término energía potencial en el siglo XIX.
Hecho 9 : Los combustibles fósiles en realidad contienen energía potencial.
Hecho 10 : La energía cinética de un objeto aumenta cuatro veces cuando su velocidad aumenta dos veces.