5. El principio de conservación de la energía mecánica
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| Imagen en Wikimedia commons de DemonDeLuxe. Licencia cc |
Ya sabes que la energía mecánica de un cuerpo es la suma de sus energías cinética y potencial. Lo que aún no sabes es que la energía mecánica de un cuerpo es siempre la misma, no varía. A esta propiedad se le conoce como "Principio de conservación de la energía mecánica", y dice así:
Actividad
La energía mecánica de un cuerpo sobre el que no actúe ninguna fuerza que no sea su propio peso se mantiene constante.
La idea es que un cuerpo situado a una determinada altura y que por tanto, poseerá ciertaenergía potencial gravitatoria, irá transformando esta energía potencial en energía cinética a medida que se vaya cayendo al suelo. Es decir, irá ganando energía cinética al mismo ritmo que va perdiendo potencial pero la suma de las dos, la energía mecánica, será siempre constante.
Conocimiento previo
Experimenta…
Si pinchas sobre la imagen accederás a un simulador donde podrás verás cómo va variando la energía potencial y cinética del ladrillo al caer, manteniéndose la energía mecánica constante.
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Caso práctico
Ejercicio 1
Un saltador de pértiga de 65 kg alcanza una velocidad de 8 m/s. Si la pértiga permite transforma toda su energía cinética en potencial, ¿hasta qué altura podrá elevarse?
Caso práctico
Ejercicio 2
Una persona deja caer libremente un objeto de 20 kg desde una altura de 60 m.
a. ¿Cuál es el valor de la energía mecánica, potencial, cinética del objeto a la altura de 60 m?
b. ¿Cuál es el valor de la energía mecánica, potencial, cinética del objeto a la altura de 20 m?
c. ¿Cuál es el valor de la energía mecánica, potencial, cinética cuando el objeto choca contra el suelo?
d. ¿Cuál es la velocidad con la que el objeto llega al suelo?
Caso práctico
Ejercicio 3
La cabina de una atracción de feria cuya masa es de 290 kg, se encuentra a una altura de 12 m sobre el suelo y su energía mecánica en ese momento es de 45000 J. Justifica si se encuentra en reposo o en movimiento y en ese último caso, calcula la velocidad a que se mueve.
Caso práctico
Ejercicio 4
Se lanza desde el suelo, verticalmente hacia arriba, un objeto de masa 10 kg con una velocidad inicial de 30 m/s
a. Calcula la energía mecánica inicial.
b. ¿Cuál será la altura máxima que alcanza el objeto?
Pregunta Verdadero-Falso
Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas siempre que no actúe otra fuerza sobre el cuerpo excepto su peso.
Retroalimentación
Falso
Recuerda que lo que permanece constante es la suma de las dos.
Retroalimentación
Verdadero
Desde luego, para que la suma de ambas permanezca constante.
Retroalimentación
Falso
Si está en reposo su velocidad es 0. Su energía cinética, no la potencial, es 0. La potencial puede ser o no ser igual a 0.
Retroalimentación
Verdadero
Efectivamente. Tan solo tenemos que aplicar el principio de conservación de la energía mecánica y realizar unos cuantos cálculos.