Ejemplos de energía mecánica y potencial

La energía mecánica nos rodea en el mundo natural y en las máquinas que construimos. Mire a su alrededor y la energía mecánica se encuentra en todas partes.
Hay muchos tipos de energía mecánica, desde un adolescente que va en bicicleta a la escuela secundaria hasta una bola de demolición que demuele una casa.

¿Qué es la energía mecánica?

Primero, consideremos qué es la energía. La energía es la capacidad de realizar un trabajo. Hay muchas formas de energía, y la energía mecánica es una de ellas.
La energía mecánica es uno de los tipos de energía más comunes. Describe la capacidad de un objeto para realizar algún tipo de trabajo.
Vemos la energía mecánica en acción todos los días cuando recogemos objetos fijos y hacemos que realicen tareas para nosotros, desde jugar al baloncesto hasta tocar la guitarra.
La energía mecánica es la energía o el poder que tienen los objetos a través del movimiento o el cambio de posición.
La energía mecánica se define como la capacidad de un objeto para realizar un trabajo. La cantidad de trabajo que un objeto puede hacer depende de dos cosas: su posición y su movimiento.
Necesitamos entender más acerca de cómo la posición y el movimiento de un objeto afectan su energía antes de seguir analizando la energía mecánica.

¿Qué es la energía potencial?

La energía potencial es la energía de posición, también llamada energía almacenada. Esta energía existe debido a la posición de los objetos entre sí. Es decir, la energía del objeto cambia cuando cambia la posición del objeto o cuando el objeto cambia de posición.
Por ejemplo, un libro en el suelo tiene relativamente poca energía potencial: tiene una capacidad mínima para moverse por sí mismo o interactuar con otros objetos inmóviles o en movimiento. Ahora, levantemos ese libro y equilibrémoslo en el borde de un estante. Tiene mucha más energía potencial en este punto. ¿Por qué? Porque el libro podría caerse y aplastar un insecto que pasa, o lastimarse el dedo del pie, o hacer un fuerte golpe cuando golpee el suelo.
Le hemos dado al libro energía potencial gravitatoria. El libro se sostiene en una posición vertical por el estante. Las fuerzas gravitatorias de la Tierra le han dado al libro su energía almacenada de posición, o energía potencial. Supongamos que la masa del objeto es mayor. En ese caso, cambie el libro por una mancuerna de 10 libras: la energía potencial gravitatoria del objeto también aumenta.
Hay una segunda forma de energía potencial relacionada con la energía mecánica llamada energía potencial elástica. Esta es energía potencial que se almacena en un objeto que se puede comprimir o estirar.
Piensa en un arquero que estira hacia atrás la cuerda elástica de un arco. La cuerda tensa tiene energía potencial elástica. Una vez soltada, la cuerda elástica impulsará una flecha hacia delante.
Tanto la energía potencial gravitacional como la elástica son energías de posición y factores igualmente importantes cuando se habla de energía mecánica.

¿Qué es la energía cinética?

La energía cinética se refiere a la energía del movimiento y el movimiento. Piense en nuestro ejemplo del libro, en equilibrio sobre un estante, lleno de energía potencial.
Si el libro cae al suelo, tiene energía cinética durante su caída: la energía del libro cambia de energía potencial a energía cinética (movimiento). Es lo mismo con la flecha: su energía potencial en un arco tenso se convierte en energía cinética cuando la flecha se dispara y se mueve por el aire.

Comprender la energía mecánica, la energía potencial y la energía cinética

Como se mencionó, la energía mecánica es la capacidad de un objeto para realizar un trabajo. También es la suma de la energía potencial de un objeto (gravitacional o elástica) y su energía cinética. Veamos cómo interactúan los tres.
La ley de conservación de la energía establece que la energía no se crea ni se destruye. La energía solo puede transformarse de una forma de energía a otra.
Esta ley es vital para la energía mecánica porque significa que podemos entender la fuerza neta de un sistema mecánico. Podemos calcular la energía mecánica de un objeto, porque la energía total (potencial + cinética) no cambia.

Ejemplos de energía mecánica y potencial en la vida diaria

1. Una bola de demolición que demuele edificios tiene energía potencial cuando la bola pesada está en equilibrio en la parte superior de su oscilación. Cuando se suelta la pelota, iniciando un movimiento circular, tiene energía cinética. Cuando la pelota golpea el edificio, aplica fuerza contra el edificio, energía mecánica, la capacidad de un objeto para realizar un trabajo. En este caso, el trabajo realizado es por la bola que destruye el edificio.
2. Las turbinas eólicas utilizan energía mecánica para convertir la energía eólica en energía eléctrica. La energía del viento actúa sobre las aspas haciéndolas girar, lo que hace girar las turbinas que generan electricidad. El viento ha provocado que el trabajo se realice utilizando energía mecánica.
3. Un ciclista parado al lado de su bicicleta tiene energía potencial química gracias a la comida en su estómago. Un proceso químico libera la energía química en los alimentos para permitir que el ciclista se suba a su bicicleta y aplique fuerza a los pedales. Una vez arriba de la bicicleta, pedalear es una forma de energía mecánica.
4. La energía nuclear proviene de centrales eléctricas que utilizan el calor de la fisión para hacer girar los generadores eléctricos y producir electricidad. El giro de los generadores es energía mecánica.
5. Una pelota de béisbol en movimiento posee energía mecánica debido tanto a su alta velocidad (energía cinética) como a su posición vertical sobre el suelo (energía potencial gravitacional).
6. Golpear con un martillo es un ejemplo de energía mecánica

¿Qué significa la conservación de la energía mecánica?

Imagina una montaña rusa moviéndose a lo largo de una vía recta, usando energía cinética. La montaña rusa tiene la cantidad exacta de energía para llegar a la cima de una subida que se aproxima, deteniéndose en la cima donde permanece estacionaria. Su energía cinética se ha convertido en energía potencial.

Centímetro a centímetro, la montaña rusa llega a la cumbre y desciende por el otro lado. El potencial se ha convertido en una cantidad equivalente de energía cinética.
La energía mecánica total del carro de la montaña rusa no ha cambiado durante los picos y descensos ni durante la conversión de energía cinética a energía potencial y nuevamente a energía cinética.
La energía del sistema se ha mantenido igual. Esto se llama el Principio de Conservación de la Energía Mecánica.