Energía cinética, potencial gravitatoria, potencial elástica y conservación de la energía mecánica.
La energía asociada al movimiento.
Un cuerpo posee energía cinética cuando se mueve. Depende de su masa y, especialmente, de su rapidez, porque esta aparece elevada al cuadrado.
Ejercicios de \(E_c=\frac12 mv^2\), trabajo mecánico y cambio de rapidez.
Energía asociada a la posición de un cuerpo en un campo gravitatorio.
Tomando un nivel de referencia, la energía potencial gravitatoria depende de la masa, la aceleración de gravedad y la altura.
Problemas de altura, peso y \(E_{pg}=mgh\) en situaciones cotidianas.
Energía almacenada al deformar un resorte.
Para un resorte ideal que cumple la ley de Hooke, la energía almacenada depende de su constante elástica \(k\) y del cuadrado de su deformación \(x\).
Constante elástica, deformación y energía almacenada en resortes.
En esta primera sesión el objetivo se cumple si puedes calcular energía cinética, potencial gravitatoria y potencial elástica, y reconocer en qué casos aparece cada una.
Completa las actividades de \(E_c\), \(E_{pg}\) y \(E_{pe}\) de esta página.
Anota un ejemplo cotidiano de cada tipo: un cuerpo en movimiento, uno en altura y un resorte deformado.
Trae una duda para la próxima clase: energía mecánica y conservación.
La próxima clase unimos estas tres formas en energía mecánica y vemos cuándo se conserva.
Una misma energía puede presentarse de distintas formas.
La energía mecánica corresponde a la suma de las energías cinética y potencial presentes en el sistema:
\[E_m=E_c+E_{pg}+E_{pe}\]Las formas de energía pueden transformarse unas en otras. La pregunta fundamental es: ¿actúan fuerzas no conservativas, como el roce?
Suma de energías cinética y potencial, y su variación entre dos estados.
Dos situaciones para comprender cuándo se conserva y cuándo disminuye.
Cuando no existe roce, la energía potencial gravitatoria y la energía cinética se intercambian, pero la energía mecánica total permanece constante:
\[E_{mA}=E_{mB}=E_{mC}=\cdots\]
Aquí el sistema tiene tres etapas: descenso sin roce, tramo horizontal con roce y, finalmente, compresión de un resorte. En el tramo con roce parte de la energía mecánica se transforma en energía interna.
Montaña rusa, roce y resorte: cuándo se conserva \(E_m\) y cuándo disminuye.
En esta segunda sesión el objetivo se cumple si puedes escribir \(E_m=E_c+E_p\) y decidir si la energía mecánica se conserva o disminuye cuando hay roce.
Completa las actividades de energía mecánica y de conservación.
Prepara un ejemplo donde \(E_m\) se conserve y otro donde se disipe por el roce.
Trae una pregunta para modelos del Sistema Solar.
La energía se transforma: si puedes rastrearla, ya dominas la idea central de la unidad.
