Energía Mecánica

Sin duda alguna energía es el término técnico originario de la Física, más empleado en nuestra vida cotidiana.

Energía es un concepto muy amplio y por eso mismo muy abstracto y difícil de ser definido con pocas palabras de un modo preciso. Utilizando apenas la experiencia de nuestro cotidiano, podríamos conceptuar energía como “algo que es capaz de originar cambios en el mundo”. La caída de una hoja, la corriente de un río, la rajadura de una pared, el vuelo de un insecto, la remoción de una colina, la construcción de una represa, etc. En todos estos casos y en una infinidad de otros que podemos imaginar, la intervención de energía es un requisito común.

Muchos libros definen energía como “capacidad de realizar un trabajo”. Pero esta es una definición limitada a un área restringida: La Mecánica. Un concepto más completo de energía debe incluir otras áreas (calor, luz, electricidad, por ejemplo). A medida que procuramos alcanzar áreas de la Física en el concepto de energía, aumentan las dificultades para encontrar una definición concisa en general.

Más fácil es describir aspectos que se relacionan a la energía y que individualmente es como un todo, nos ayudan a tener una comprensión cada vez mejor de su significado.

Veamos a continuación algunos aspectos básicos para la comprensión del concepto de energía.

1) La cantidad que llamamos energía puede suceder de diversas formas. Energía puede ser transformada o convertida de una forma en otra (conversión de energía).

Ejemplo:

La energía mecánica de una cascada de agua es convertida en energía eléctrica, la cual, por ejemplo es utilizada para estabilizar la temperatura de un acuario (conversión en calor) aumentando con esto la energía interna del sistema en relación a la que tendría a temperatura ambiente. Las moléculas del medio, por su parte, reciben del acuario, energía que causa un aumento en su energía cinética de rotación y traslación.

2) Cada cuerpo e igualmente cada sistema de cuerpos contiene energía. Energía puede ser transferida de un sistema hacia otro (transferencia de energía).

Ejemplo:

Un sistema masa/resorte es mantenido en reposo con el resorte distendido. En estas condiciones el almacena energía potencial. Cuando el sistema es soltado, el oscila durante un determinado tiempo, pero acaba parando. La energía mecánica que el sistema poseía inicialmente acaba transferida hacia el medio que lo circunda (aire) en la forma de un aumento de energía cinética de translación y rotación de las moléculas del aire.

3) Cuando energía es transferida de un sistema a otro, o cuando ella es convertida de una forma en otra, la cantidad de energía no cambia (conservación de energía).

Ejemplo:

La energía cinética de un automóvil que para, es igual a la suma de las diversas formas de energía en las cuales el se convierte durante el accionado del sistema de frenos que detienen el auto por rozamiento en las ruedas.

4) En la conversión, la energía puede transformarse en energía de menor calidad, no aprovechable para el consumo. Por ello existe la necesidad de producción de energía a pesar de la ley de conservación. Decimos que la energía se degrada (degradación de energía).

Ejemplo:

En ninguno de los tres ejemplos anteriores, la energía puede “re-fluir” y asumir su condición inicial. Nunca se vio un automóvil arrancar reutilizando la energía convertida debido al accionado de los frenos cuando paró. Ella se degradó. De allí resulta la necesidad de producción constante (y creciente) de energía.

Consideraciones Generales

Llamamos como Energía Mecánica a todas las formas de energía relacionadas con el movimiento de cuerpos o con la capacidad de colocarlos en movimiento o deformarlos.

Clases de energía mecánica

1) Energía potencial

Es aquella que presenta un cuerpo que, en virtud de su posición o estado, es capaz de realizar un trabajo.

Podemos clasificar la energía potencial en:

a) Energía Potencial Gravitatoria (EPG)

Está relacionada con la posición que un cuerpo ocupa en el campo gravitatorio terrestre y su capacidad de venir a realizar un trabajo mecánico.

Matemáticamente

O conociendo que P = m.g,