Para poner en movimiento cualquier cuerpo, un requisito previo esel producto de . Al mismo tiempo, para realizar este trabajo es necesario gastar algo de energía.
La energía caracteriza al cuerpo en términos de la capacidad para realizar un trabajo. La unidad para medir energía esJoule , abreviada [J].
La energía total de cualquier sistema mecánico es equivalente al valor total de energía potencial y cinética. Por lo tanto, es habitual asignar energía potencial y cinética como variedades de energía mecánica.
Si estamos hablando de sistemas biomecánicos, entonces la energía total de tales sistemas consiste adicionalmente en calor y energía de procesos metabólicos.
En sistemas aislados de cuerpos, cuando solo la gravedad y la elasticidad actúan sobre ellos, la magnitud de la energía total no cambia. Esta afirmación es una ley de conservación de la energía.
¿Cuál es el uno y el otro tipo de energía mecánica?
Sobre la energía potencial
La energía potencial es la energía determinada por la posición mutua de los cuerpos, o de los componentes de estos cuerpos que interactúan entre sí. En otras palabras, esta energía está determinada porla distancia entre los cuerpos .
Por ejemplo, cuando un cuerpo se cae y se pone en movimiento rodeando a los cuerpos en el camino de caer, la gravedad produce un trabajo positivo. Y, por el contrario, en el caso de levantar el cuerpo, podemos hablar de la producción de trabajo negativo.
Fórmula de energía potencial
Por lo tanto,Cada cuerpo, mientras se encuentra a cierta distancia de la superficie de la tierra, tiene energía potencial. Cuanto mayor sea la altura y el peso, mayor será el valor del trabajo realizado por el cuerpo. Al mismo tiempo, en el primer ejemplo, cuando el cuerpo se cae, la energía potencial será negativa y, cuando se eleva, la energía potencial es positiva.
Esto se explica por la igualdad del trabajo de la fuerza de gravedad en el valor, pero lo opuesto al signo en el cambio de energía potencial.
Un ejemplo de la aparición de energía de interacción puede ser un objeto sujeto a deformación elástica -resorte comprimido : al enderezar, trabajará la fuerza elástica. Aquí estamos hablando sobre el rendimiento del trabajo debido a un cambio en la ubicación de los componentes del cuerpo en relación entre sí durante la deformación elástica.
Resumiendo la información, notamos que absolutamente todos los objetos afectados por la fuerza de la gravedad o la fuerza de la elasticidad tendrán la energía de la diferencia de los potenciales.
Sobre la energía cinética
La energía cinética es la energía que los cuerpos comienzan a poseer como resultado de realizarel proceso de movimiento . Sobre esta base, la energía cinética de los cuerpos en reposo es cero.
Fórmula para la energía cinética
El valor de esta energía es equivalente a la cantidad de trabajo que debe realizarse para eliminar el cuerpo de un estado de reposo y hacer que se mueva. En otras palabras, la energía cinética se puede expresar como la diferencia entreEnergía plena y energía de reposo.
El trabajo de movimiento de traslación, producido por un cuerpo en movimiento, depende directamente de la masa y la velocidad en el cuadrado. El trabajo del movimiento de rotación depende del momento de inercia y del cuadrado de la velocidad angular.
La energía total de los cuerpos en movimiento incluye los dos tipos de trabajo producidos, se determina de acuerdo con la siguiente expresión: Las principales características de la energía cinética:
- Aditividad : define la energía cinética como la energía del sistema, que consiste en un conjunto de puntos materiales e igual a la energía cinética total de cada punto de este sistema;
- Invarianzacon respecto a la rotación del sistema de referencia: la energía cinética es independiente de la posición y la dirección de la velocidad del punto;
- Conservación : la característica indica que la energía cinética de los sistemas no se modifica para ninguna interacción, en casos de un cambio en la característica mecánica.
Ejemplos de cuerpos con potencial y energía cinética
Todos los objetos levantados y estacionarios a cierta distancia de la superficie de la tierra son capaces de poseer energía potencial. Como ejemplo, esuna losa de hormigón levantada por una grúa , que se encuentra en estado estacionario, resorte amartillado.
La energía cinética tiene vehículos en movimiento, así como, en general, cualquier objeto rodante.
Al mismo tiempo, en la naturaleza, los problemas domésticos y en ingeniería, la energía potencial es capaz deconvertirse en cinética, y cinética, a su vez, en energía potencial.
La bola , que se lanza desde cierto punto a una altura: en la posición más alta, la energía potencial de la bola es máxima, y el valor de la energía cinética es cero, ya que la bola no se mueve y permanece en reposo. A medida que la altura disminuye, la energía potencial disminuye en consecuencia. Cuando la bola alcance la superficie de la tierra, rodará; en el momento en que la energía cinética está aumentando, y el potencial será igual a cero.
Algunos cuerpos pueden poseer ambos tipos de energía mecánica al mismo tiempo. Como ejemplo, citamos el agua que cae de la presa, los péndulos y las flechas voladoras.
Conclusión: ¿en qué se diferencia la energía cinética de la energía potencial?
En resumen, observamos que ambas sonvariedades de energía mecánica . Su principal diferencia es que la energía potencial es la energía de los cuerpos que interactúan ubicados a una distancia, y la energía cinética es la energía del movimiento de estos cuerpos.
