La energía mecánica es la capacidad del objeto para realizar un trabajo. La energía mecánica también se puede definir como la energía de un objeto debido a su posición o movimiento o ambos. También se puede definir como la suma de la energía cinética y la energía potencial del objeto. La energía potencial de un objeto es cero cuando el objeto está en movimiento y la energía cinética de un objeto es cero cuando el objeto está en posición de reposo.
¿Qué es la Energía Mecánica?
La energía mecánica es la energía asociada con el movimiento y la posición de un objeto, generalmente en un campo de fuerza (por ejemplo, un campo gravitacional). Hay dos tipos de energía mecánica (y energía térmica): transitoria y almacenada. La energía en movimiento, o la energía que se transporta de un lugar a otro, se conoce como energía transitoria.
La energía retenida dentro de una sustancia o elemento se conoce como energía almacenada. El trabajo es un término utilizado para describir la energía mecánica transitoria. La energía mecánica se puede almacenar de dos maneras: cinética o potencial.
Tipos de energía mecánica
Hay dos tipos de energía mecánica. Son la energía potencial y la energía cinética .
Energía potencial
La energía potencial se define como la energía almacenada en un cuerpo debido a sus propiedades físicas como la masa del objeto o la posición del objeto. Es la fuerza que un cuerpo podría desarrollar potencialmente cuando se pone en movimiento.
PE = mgh
dónde,
- PE es la energía potencial,
- m es la masa del objeto (kg o g),
- g es la gravedad (9,81 m/seg 2 ) y
- h es la altura del objeto (cm o m).
La unidad SI de PE es Joules o J .
Energía cinética
La energía cinética se define como la energía del movimiento o movimiento de un objeto, más que en su posición. Cuanto más rápido sea el movimiento de un objeto, mayor será la energía cinética.
KE = 1/2 mv 2
dónde,
KE es la energía cinética,
m es la masa del objeto (kg o g), y
v es la velocidad del objeto (m/seg).
La unidad SI de KE es Joules o J .
Cálculo de Energía Mecánica
La energía mecánica (ME) se calcula como:
Energía mecánica (ME) = Energía cinética (KE) + Energía potencial (PE)
o
ME = KE + PE
o
ME = 1/2 mv 2 + mgh
dónde
m es la masa de un objeto,
v es la velocidad de ese objeto,
g es la aceleración de la gravedad
h es la altura de un objeto.
La unidad SI de M
.MI. es julios o J .
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: Un hombre está sentado en un edificio de 30 m de altura y su masa es de 60 kg. ¿Calcular la energía mecánica?
Responder:
Dado que,
Masa del hombre = 60 kg
Altura del edificio = 30m
El hombre no se mueve, está en posición de reposo, por lo tanto, K. E = 0
La fórmula de la energía mecánica.
ME = K.E + PE
Dado que KE es 0, la ecuación se convierte en,
YO = PE
= mgh
= 60 × 9,81 × 30
= 17658J
Pregunta 2: Si la energía potencial de un objeto es de 600 J y su energía mecánica es de 1500 J, ¿calcula su energía cinética?
Responder:
Dado que,
PE = 600J
ME = 1500J
ME = PE + KE
o
KE = YO – PE
= 1500 J – 600 J
= 900J
Por lo tanto, la energía cinética del objeto es de 900 J.
Pregunta 3: Un automóvil viaja a una velocidad de 12 m/s y su masa es de 20 kg. ¿Calcular la energía mecánica?
Responder:
Dado que,
Masa del carro, m= 20 kg
velocidad del carro, v = 12m/s
El coche se mueve, por lo que el PE = 0
ME = PE + KE
= 0 + ½mv 2
= ½ × 20 × 12 × 12
= 1440J
Pregunta 4: Un objeto de 400 g de masa está a una altura de 10 m sobre el suelo. Calcula su energía potencial a esta altura. Si el objeto cae, ¿cuál será su energía cinética a la mitad de su recorrido? Tome g = 10 ms 2 .
Responder:
Dado que,
Masa del objeto (m)= 400g = 400/1000 = 0,4 kg
Altura del objeto (h )= 10m
La aceleración debida a la gravedad es g=10ms 2
La energía potencial del objeto a la altura (h=10m) es
PE = mgh = 0,4 × 10 × 10 = 40J
Ahora, a la mitad, la energía cinética del cuerpo se puede calcular usando la ley de conservación de la energía mecánica. En esta posición, la energía cinética ganada será igual a la energía potencial perdida que será la mitad de 40J.
Así, la energía cinética del objeto será KE = PE/2 = 40/2 = 20J.
Por lo tanto la energía potencial = 40J y su energía cinética a la mitad = 20J .
Pregunta 5: Un cuerpo con una masa de 15 kg se proyecta verticalmente hacia arriba con una velocidad de 4 m/s. ¿Cuál será su energía cinética?
Responder:
Dado que,
La masa del cuerpo es m = 15 kg
La velocidad del cuerpo es v = 4 m/s
La energía cinética del cuerpo al lanzar es KE = ½mv 2
EC = ½ ×15×(4) 2
= ½ ×15×16
= 90J
Por lo tanto, la energía cinética del cuerpo KE = 90 J.
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Artículo escrito por madireddykavya1 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA