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Energia mecânica

Energia mecânica

En física, la energía mecánica es la suma de energía potencial y energía cinética. Esta energía está asociada con el movimiento y la posición de un objeto. El principio de la energía mecánica dice que en un sistema aislado donde solo hay una fuerza conservadora, entonces la magnitud de la energía mecánica es constante.

Si un objeto se mueve en la dirección opuesta a la fuerza conservadora, entonces la energía potencial aumenta. Seria el caso de un cohete, la fuerza conservadora, en este caso, serií la fuerza de la gravedad.  Si la velocidad del objeto cambia, entonces su energía cinética también cambia.

Sin embargo, en todos los sistemas reales, los estilos no conservadores como las fuerzas de fricción aparecerán, pero a menudo su valor es ignorado. Esto hace que el valor de la energía mecánica se pueda considerar constante. En las colisiones elástica, la energía mecánica se almacenará, pero en las colisiones no elásticas, parte de la energía mecánica se convierte en energía térmica, en forma de calor. La relación entre la pérdida de energía mecánica (disipación) y el aumento de las temperaturas fue descubierta por James Prescott Joule.

Muchas de las herramientas se utilizan para convertir la energía mecánica a partir de y a otras formas de energía, tales como los motores eléctricos que convierten la energía eléctrica en energía mecánica, el motor eléctrico convierte la energía mecánica en energía eléctrica y los motores térmicos o los motores de vapor ( máquina de vapor ) transforman el calor en energía mecánica.

Diferencias de la energía mecánica con otros tipos de energía 

La agrupación de energía en varios tipos a menudo sigue los límites de la rama de evaluación de las ciencias naturales. En este sentido podríamos establecer la siguiente relación de tipos de energía.

  • Energía química, es un tipo de energía potencial almacenada en enlaces químicos.
  • Energía nuclear, la energía nuclear es la energía almacenada en interacciones entre partículas dentro del núcleo atómico. Su aprovechamente se obtiene mediante los reacciones de fisión nuclear y de fusión nuclear.
  • Energía electromagnética, este tipo de energía se presenta en forma de cargas eléctricas, campos magnéticos y fotones. Su desarrollo se estudia en el campo de electromagnetismo.
  • Varias formas de energía en mecánica cuántica; por ejemplo, el nivel de energía de un electrón dentro de un átomo.

 

Energía mecánica como capacidad de trabajo.

Um objeto que possui energia mecânica é capaz de realizar trabalho . Na verdade, a energia mecânica costuma ser definida como a capacidade de trabalhar. Qualquer objeto que possua energia mecânica, seja na forma de energia potencial ou energia cinética, é capaz de funcionar. Ou seja, sua energia mecânica permite que esse objeto aplique uma força a outro objeto para fazê-lo se mover.

Numerosos exemplos podem ser dados de como um objeto com energia mecânica pode explorar essa energia para aplicar uma força para fazer outro objeto se mover.

Um exemplo clássico é a esfera pesada de uma máquina de demolição.

A bola que quebra é um objeto enorme que oscila de uma posição alta que permite girar em direção à estrutura do edifício ou outros objetos para demoli-la.

Em caso de colisão com a estrutura, a esfera exerce uma força sobre ela que provoca a quebra da parede da estrutura.

Embora um martelo seja uma ferramenta que usa energia mecânica para fazer o trabalho.

A energia mecânica de um martelo dá ao martelo a capacidade de aplicar força a um prego para fazê-lo se mover. Como o martelo possui energia mecânica (na forma de energia cinética), ele é capaz de trabalhar no prego. Energia mecânica é a capacidade de trabalhar.

Outro exemplo que ilustra como a energia mecânica é a capacidade de um objeto de trabalhar pode ser visto uma noite em uma pista de boliche.

A energia mecânica de uma bola de boliche dá à bola a capacidade de aplicar força a um pino para fazê-la se mover. Como a esfera massiva tem energia mecânica (na forma de energia cinética), ela pode trabalhar no pino. Energia mecânica é a capacidade de trabalhar.

Uma arma de brinquedo que atira flechas é outro exemplo de como a energia mecânica de um objeto pode funcionar em outro objeto. Quando uma arma é carregada e as molas comprimidas, ela tem energia mecânica.

A energia mecânica das molas comprimidas dá às molas a capacidade de aplicar uma força ao dardo para fazê-lo se mover. Como as molas têm energia mecânica (na forma de energia potencial elástica), ela pode fazer o trabalho da flecha. Energia mecânica é a capacidade de trabalhar.

Uma cena comum em algumas partes do interior é um "parque eólico". Os ventos de alta velocidade são usados ​​para trabalhar nas pás das turbinas de um chamado parque eólico.

A energia mecânica do ar em movimento dá às partículas de ar a capacidade de aplicar uma força e fazer com que as lâminas se movam.

À medida que as lâminas giram, sua energia é posteriormente convertida em energia elétrica (uma forma de energia não mecânica) e fornecida a residências e indústrias para operar eletrodomésticos.

Como o vento em movimento possui energia mecânica (na forma de energia cinética), ele pode trabalhar nas pás. Novamente, a energia mecânica é a capacidade de trabalhar.

Energia mecânica total

Como já mencionado, a energia mecânica de um objeto pode ser o resultado de seu movimento (energia cinética = KE) e / ou o resultado de sua energia de posição armazenada (energia potencial = PE).

A quantidade total de energia mecânica é simplesmente a soma da energia potencial e da energia cinética. Essa soma é simplesmente chamada de energia mecânica total (TME para breve).

TME = PE + KE

Conforme discutido anteriormente, existem duas formas de energia potencial discutidas em nosso curso: energia potencial gravitacional e energia potencial elástica. Por este motivo, a equação acima pode ser reescrita:

TME = PEgrav + PEspring + KE

Existem condições em que a energia mecânica total será um valor constante e condições em que será um valor variável.

Por enquanto, lembre-se de que a energia mecânica total é a energia que um objeto possui devido ao seu movimento ou à sua energia posicional armazenada.

A quantidade total de energia mecânica é simplesmente a soma dessas duas formas de energia.

Finalmente, para resumir o que já foi dito várias vezes, um objeto com energia mecânica é capaz de funcionar em outro objeto.

Autor:

Data de publicação: 14 de novembro de 2017
Última revisão: 26 de outubro de 2020