energia mecanica:cinetica y potencial

La energía mecánica

De todas las transformaciones o cambios que sufre la materia, los que más interesan a la mecánica son los asociados a la posición y/o a la velocidad. Ambas magnitudes definen, en el marco de la dinámica de Newton, el estado mecánico de un cuerpo, de modo que este puede cambiar porque cambie su posición o porque cambie su velocidad. La forma de energía asociada a los cambios en el estado mecánica de un cuerpo o de una partícula material recibe el nombre de energía mecánica.

- Energía Potencial:

La energía potencial, por lo tanto, es la energía que posee un cuerpo o sistema en virtud de su posición o de su configuración (conjunto de posiciones). Así el estado de mecánico de una piedra que se eleva a una altura dada no es el mismo que el que el que tenia a nivel del suelo: ha cambiado su posición. En un muelle que es tensado, las distancias relativas entre sus espiras aumentan. Su configuración ha cambiado por efecto del estiramiento. En uno y otro caso el cuerpo adquiere en el estado final es capaz de romper un vidrio al chocar contra el suelo y el muelle puede poner en movimiento una bola inicialmente en reposo.

- Energía Cinética:

La forma de energía asociada a los cambios de velocidad recibe el nombre de energía cinética. Un cuerpo en movimiento es capaz de producir movimiento, esto es, de cambiar la velocidad de otros. La energía cinética es, por lo tanto, la energía mecánica que posee un cuerpo en virtud de su movimiento o velocidad.

- Conservación de la energía mecánica:

Cuando se consideran únicamente transformaciones de tipo mecánico, es decir, cambios de posición y cambios de velocidad, las relaciones entre trabajo y energía se convierten de hecho en ecuaciones de conservación, de modo que si un cuerpo no cede ni toma energía mecánica mediante la realización de trabajo, la suma de la energía cinética y energía potencial habrá de mantenerse constante. Eso es lo que también se deduce de la ecuación. En efecto, sí.

- Disipación de la energía mecánica:

Salvo en condiciones de espacio vacío (como ocurre en el espacio exterior a la atmósfera terrestre), los cuerpos se mueven en presencia de fuerzas de rozamiento que se oponen al movimiento y que tienden, por lo tanto, a frenarlo. Estas fuerzas se denominan también disipativas porque restan energía cinética a los cuerpos en movimiento y la disipan o desperdician en forma de calor.

El que sobre un cuerpo actúen fuerzas de rozamiento significa, desde el punto de vista de la energía en juego, que se produce una pérdida continua de energía calórica. En tales casos la conservación de la energía mecánica deja de verificarse y con el tiempo toda la energía mecánica inicial termina disipándose.

En el caso de un péndulo real el rozamiento de la cuerda con el punto de suspensión y de la esfera con el aire va disipando energía en mecánica, de modo que en cada oscilación la altura alcanzada es cada vez menor y al cabo de un cierto tiempo la esfera termina por pararse en el punto mas bajo, agotando así tanto su energía potencial. Esta es la razón por la cual es preciso “dar cuerda” a un reloj de péndulo, es decir, comunicarle por algún procedimiento una energía adicional que le permita compensar en cada oscilación las perdidas por rozamientos y mantener el movimiento durante intervalos de tiempo muy largos.