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Tipos de Energia

Aprende a resolver un ejercicio de Energía Mecánica

Energía Mecánica

Términos como el de energía mecánica pueden resultarnos un tanto confusos si no son objeto de una cierta clarificación, pese a que en principio estemos familiarizados con ellos.

La energía mecánica es una fuente de energía utilizada por el ser humano cada día. Se trata de una energía renovable y no es la única existente. La energía solar también es renovable, en este artículo puedes saber más sobre la geotérmica o también puedes conocer la luminosa haciendo click aquí. También existe la energía eléctrica, de la que puedes tener más información, o puedes conocer cómo se genera la energía térmica.

Este texto pretende abordar cuestiones esenciales  como el modo en  que la empleamos, las aplicaciones prácticas que de ella se obtienen  y la forma en la que ha cambiado nuestras vidas.

Qué es la energía mecánica

  • La energía mecánica es la energía que presentan los cuerpos en relación a su movimiento (energía cinética), a su situación respecto a otro cuerpo, que suele ser la Tierra, o a su estado de deformación, cuando se trata de cuerpos elásticos. Más información sobre la cinética en esta web.
  • Dicho de otro modo es la suma de las energías potencial (la energía que se almacena en un sistema), cinética (la energía que surge en el movimiento mismo) y elástica de un cuerpo en movimiento. Conoce todo acerca de estas dos fuentes de energías en https://tiposdeenergia.online/potencial/ o en https://tiposdeenergia.online/cinetica/.

Tipos de energía mecánica

Algunos tipos de la energía que  estamos tratando en este texto son:

Ventajas y desventajas de la energía del movimiento mecánico

Entre las principales ventajas de esta energía puede contarse que:

  • Se trata de una energía económica
  • Se puede acceder a ella con facilidad
  • Cuenta con independencia o autonomía
  • El impacto que produce a un objeto o materia, entre otros, es inmediato
  • Sirve de reemplazo al trabajo manual
  • Reduce la siniestralidad laboral
  • Evita el duro trabajo al que muchos animales estaban sometidos

Entre las principales desventajas de esta energía puede contarse que:

  • El mantenimiento de su maquinaria ha de ser constante
  • Las empresas han de contar con la paulatina adquisición de maquinaria moderna con la que ir reemplazando la vieja
  • Falla con frecuencia
  • El costo de la maquinaria es elevado
  • Su funcionamiento requiere electricidad o energía química. Todo sobre la tecnología química.
  • Disminuye el número de empleos
  • Se precisa la formación del personal para el correcto uso de las máquinas
  • El enorme peso de las máquinas hace necesario el empleo de una grúa en caso de avería

Usos de la energía mecánica

Energía mecánica fórmula

Dado que hemos dicho que esta energía es la suma de las energías cinética,  potencial y elástica, su sencilla fórmula permite calcular la energía mecánica que posee un cuerpo:

E = Ec + Ep+ Ee

Donde:

E es la energía mecánica

Ec es la energía cinética

Ep es la energía potencial

Ee es la energía potencial elástica

Ejercicio de energía mecánica

Ahora vamos a plantear y resolver un ejercicio con este tipo de energía:

Cálculo de la energía cinética, mecánica y potencial que tiene un cuerpo de 8N que se encuentra a una distancia de 115 metros del suelo.

Desarrollo:

m = 8 N
h = 115 m
v = 0

Fórmulas usadas:

Ec = ½.m.v²
Ep = m.g.h
ΔEM = ΔEc + ΔEp

¿Cómo se soluciona?

Si el cuerpo está suspendido a 115m de altura, no se encuentra en movimiento, de lo que se deduce que su velocidad = 0 y su energía cinética nula.

Ec = ½.m.v²
Ec = 0 J

Ep = m.g.h, pero si:

P = m.g, entonces:

Ep = P.h
Ep = 8 N.115 m
Ep = 920 J

Como el cuerpo está suspendido, la energía potencial va a ser igual a la final (permaneciendo la altura constante), de modo que no hay variación de la energía potencial. Del mismo modo, tampoco hay variación de la energía cinética (velocidad = 0), como ya hemos mencionado.

ΔEp = m.g.(h2 – h1) = 0 [h2 = h1 = 115 m] ΔEc = ½.m.(V2² – V1²) = 0 [V2 = V1 = 0]

Por ende,  la energía mecánica es nula debido a que  la fuerza peso es conservativa.

ΔEM = ΔEc + ΔEp
ΔEM = 0 + 0 = 0

Imágenes de energía del movimiento mecánico

Ejemplos de energía mecánica

Energía del movimiento mecánico ejemplos

Ejemplos de este tipo de energía existen muchos, si bien vamos a mencionar algunos de los más representativos:

  • Centrales generadoras hidroeléctricas. Generan electricidad a partir de la energía mecánica que se contiene en el impacto del agua sobre las turbinas
  • El movimiento de los resortes. Los resortes acumulan energía elástica que se transforma en energía cinética al liberarlos, dado que el resorte se pone en movimiento de inmediato
  • La utilización de una licuadora. Este electrodoméstico utiliza la energía del movimiento mecánico para impulsar, mediante un motor, la energía cinética de sus cortantes extremidades
  • El deslizamiento por un tobogán. Este juego infantil permite la conversión de la energía potencial gravitacional en energía cinética
  • El pedaleo de una bicicleta. Este medio de transporte opera transmitiendo energía cinética de las piernas del ciclista a las ruedas del vehículo
  • El mecanismo por el que se le daba cuerda a los antiguos juguetes. Estos juguetes acumulaban energía elástica que, al liberarse, empujaba al juguete hacia delante (energía cinética)

Energía mecánica para niños

Los niños de hoy son los adultos de mañana. En un planeta con graves problemas de salud debido a las nefastas acciones humanas llevadas a cabo en el mismo, es prioritario concienciar a los pequeños de la importancia de adoptar medidas encaminadas a su preservación.

En este contexto resulta fundamental que los niños adquieran conocimientos sobre ciencias que incluyan nociones sobre los distintos tipos de energía, acostumbrándose a distinguir las contaminantes de las que no lo son, así como a manejar conceptos energéticos más abstractos pero de igual importancia para entender gran cantidad de fenómenos.

Experimentos con energía mecánica

Ahora  vamos a sugerir la realización de un  interesante y divertido experimento doméstico con esta energía  que podréis realizar desde casa  (adoptando siempre las debidas medidas de precaución).

Construcción de una minicatapulta casera

¿Te animas a construir una minicatapulta casera? Puedes hacerlo a base de elementos que tengas en casa y de uso común. ¡Es un experimento que fascina a los niños!

Materiales necesarios:

  • 4 palos de helados grandes
  • 2 pinzas de la ropa
  • Un tapón de refresco
  • Un palo de una brocheta
  • Un tubito plástico de unos 3 centímetros de largo en el que se pueda insertar el palo de la brocheta. En su lugar se puede utilizar el tubo de un bolígrafo
  • Un cúter
  • Una gomilla
  • Una pistola termofusible

Pasos a seguir:

  • Comienza haciendo una base para la catapulta utilizando para ello 3 palos de helados. 2 de ellos se colocarán en paralelo (dejando unos centímetros de distancia entre ambos)
  • Parte el tercer palo por la mitad y pega medio en la parte superior y medio en la parte inferior, formando así una base en forma de rectángulo
  • Corta el palito de brocheta, dejándole la misma anchura de la base de la minicatapulta
  • Sostén el palito de brocheta cortado entre las dos pinzas, sin olvidarte de colocarle el palito de plástico
  • La anchura del palito de plástico será justo la de la distancia entre las dos pinzas (por tanto algo menos que el palito de brocheta)
  • Pega las pinzas en la base de la catapulta con abundante pegamento, y con el palito hacia arriba
  • Una vez se haya secado el pegamento, haz dos muescas a un cuarto palo de helado (que podrá ser de otro color para que destaque). Las muescas serán el lugar en el que ates la goma
  • Pega el palo al tubito con abundante pegamento
  • Ata un extremo de la goma a la base de la minicatapulta y el otro extremo a la base del cuarto palo
  • Pega el tapón en un extremo del cuarto palo y ¡ya puedes comenzar a disfrutar de tu minicatapulta!
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Vídeo sobre la Energía Mecánica:

Fuentes y Referencias

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