8/19/2019 guía de energía mecánica

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Energía Mecánica

Es la clase de energía donde interviene tanto la posición como los movimientos de los cuerpos.

Esto quiere decir que la energía mecánica es la sumatoria de las energías potenciales, cinéticas y la

energía elástica de un objeto en movimiento.

En términos simple: EM= K + Ug + Ue 

La denominada energía mecánica, entonces, puede presentarse como la capacidad de los

cuerpos con masa para llevar a cabo un determinado esfuerzo o labor. Es importante recordar que la

energía no se crea ni se destruye, sino que se conserva. La energía mecánica se mantiene constante en

el tiempo gracias a la acción de fuerzas de carácter conservativo que trabajan sobre las partículasinvolucradas.

La energía mecánica total del sistema la podemos representar a través de:

a)  Energía Potencial gravitatoria (U): Es la energía que posee un cuerpo

según su posición (altura) respecto a un plano de referencia y la denotamos

como:

U=m*g*h (j)

b)  Energía Cinética (K): Es la energía que posee un cuerpo cuando está en movimiento (v≠o), sin

importar si lo hace con determinada aceleración o velocidad, la denotamos como:

K= m*v2  (j)

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Ejemplo: Un globo aerostático cuya masa es de 250 kg viaja a una altura de 200 (m) sobre la superficie

terrestre a una velocidad de 3 (m/s).

a)  ¿Cuál es su energía potencial?

b) 

¿Cuál es su energía cinética?

c) 

¿Cuál es la energía total del globo?

Teorema de Conservación de la Energía Mecánica

Sabemos que la energía no se crea ni se destruye solo se transforma, por lo tanto, la energía

mecánica o total de un cuerpo deberá cumplirse lo que señala la siguiente expresión:

ET inicial= ET final 

Relación entre el trabajo y la energía

Se tiene siempre que:

W =K+U+Wfr 

¿Cómo se transforma la energía?

Considere una pelota de masa m, que se suelta de una altura h, describa el tipo de energía que

posee y la transformación de energía que se presenta:

a)  En el punto más alto

b) 

A la mitad de su recorrido

c) 

Un momento antes de impactar el suelo

Ejemplo 2: Un juego mecánico de 22 m de altura como lo muestra la figura se suelta un carrito de 120

kg. Determine:

a) 

Energía Cinética, Potencial y energía en el punto más alto.

b)  La velocidad que lleva en la mitad de su recorrido

c) 

La velocidad con que llega al suelo

d) 

Repita la pregunta a), suponiendo que existe una pérdida de 500

(joule), debido a la fricción durante el descenso.

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Ejercicios de Aplicación:

1) 

Un automóvil de 900 kg viaja a 60 km/horas y al acelerar ejerce una fuerza neta de 3.000 N hasta

alcanzar una velocidad final de 90 km/horas sin cambiar de dirección.

a) 

¿Cuándo trabajo realiza? (Sugerencia determine el trabajo usando: W =K )

b) 

¿qué distancia recorre antes de lograrlo?

(Respuesta: W=156.259,9 Joule, X=52,1 m)

2) 

Un elevador con una carga neta de 10.000 kg. se encuentra en el quinto piso a 16 m de altura

respecto al suelo.

a)  ¿Cuál es su cambio de energía potencial si se eleva hasta el doceavo piso, 38,8 metros?

b) 

¿Cuál sería su cambio de energía potencial si desciende del doceavo piso al primero 3,2 m?

(Respuesta: 2.195,2 J; -3.449 J)

3) 

Un caballo ejerce una fuerza constante de 600 N sobre una carreta y la desplaza 20 m en un tiempode 10 segundos. ¿Qué potencia desarrolla? (Respuesta: 1.200 watts)

4)  Durante un juego de béisbol un jardinero recoge una pelota de 130 gramos, y la regresa con una

velocidad inicial de 100 km/horas, pero al llegar al jugador de segunda base se estima que se ha

reducido un 10%. Si la pelota tiene un viaje de 1,67 segundos.

a) 

¿Cuál es el cambio de energía cinética de la pelota?

b) 

¿Cuál es la tasa de cambio promedio de la energía disipada durante el movimiento?

(Respuesta: -9,53 J; -5,17 Watts)

5) 

Un niño juega con una pelota de 150 g. y la arroja hacia arriba con velocidad inicial de 8 m/s.

a)  Calcular su energía cinética, potencia y total

b) 

Determina su energía cinética, potencia y total en su altura máxima

c) 

¿Cuál es su velocidad cuando se encuentra a dos tercios de su altura?

(Respuesta a) 4,8 J; 0 J; ET=4,8 J b) 0 J; 4,8 J; 4,8 J c) 4,62 m/s)

6)  Energía en la montaña RUSA: En el famoso juego mecánico llamado montaña rusa, un carrito tiene

una masa de 90 kg y una velocidad de 3 m/s en el punto A con h= 12 m.

a)  ¿Cuál es la energía total del carro? (Respuesta: 10.989 j )

b) 

¿Qué velocidad tiene en B suponiendo que no hay pérdida de energía? (Respuesta: 15,62 m/s)

c) 

¿Cuánta energía pierde en el trayecto si apenas llega al punto C situado a una altura h 2=8 m?(Respuesta: 3.933 joule)

Para mayor detalle o profundizar visita la siguientes páginas:

http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1183 

http://www.slideshare.net/TERVER/trabajo-y-energia-fisica 

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