¡Hola querida comunidad de Hive, es un placer saludarles una vez más! Hoy nos encontramos nuevamente por acá dando continuación a un tema llamado energía potencial, si recordamos o revisamos las publicaciones anteriores ya hablamos de la energía potencial gravitatoria, en esta ocasión conoceremos sobre la Energía Potencial Elástica.
Imagen realizada con la página web de diseño gráfico y composición de imágenes Canva.
Antes de todo, es bueno que analicemos una situación, consideremos que sobre una mesa se encuentra un bloque de masa m ligada horizontalmente a un resorte. Si aplicamos una fuerza F sobre el bloque, con el fin de estirar el resorte, logramos que el bloque de masa m se desplace respecto a la posición x = 0 que ocupaba inicialmente.
Si el mismo realiza un movimiento con velocidad constante, es evidente que el bloque no gana energía cinética, tampoco gana energía potencial porque el movimiento se realiza horizontalmente. Ahora, si dejamos el bloque en libertad, luego de haberlo separado de su posición inicial, éste regresa nuevamente a dicho punto, convirtiendo el tipo de energía que poseía en energía cinética.
Por lo tanto, la fuerza ejercida según la ley de Hooke es:
Donde F es la fuerza ejercida por el resorte, x es el desplazamiento y k es la constante de elasticidad del resorte.
Ahora bien, visualicemos la imagen que se presenta a continuación y calculamos el área bajo la curva para una comprensión x, y ésta área corresponde a la medida de la energía transferida cuando se empuja el resorte, por lo tanto será igual al trabajo realizado y cuyo valor se le puede conocer numéricamente mediante el área del triángulo.
Esto quiere decir que el trabajo realizado sobre el sistema masa resorte incrementa su energía en una cantidad igual a:
Dicha energía es llamada energía potencial elástica del sistema masa resorte. Las unidades para la energía son el ergio para el sistema C.G.S, joule para el M.K.S y Kgm- Kwh para el técnico.
Una vez desarrollado el contenido de energía cinética y potencial, sería oportuno preguntar entonces ¿Qué es la energía mecánica? Al comienzo de las publicaciones el titulo era energía mecánica, una vez teniendo claro lo que es la energía cinética y la energía potencial podemos definir la energía mecánica, se trata de la suma de la energía cinética y la energía potencial de un cuerpo o un sistema. Esto nos lleva a una conclusión muy importante, “Si sobre un cuerpo actúan únicamente fuerzas conservativas, su energía mecánica total – suma de energía cinética y potencial – permanece constante durante el movimiento, es decir, se conserva” Brett y Suárez (2000). Cuando ocurra un aumento en la energía cinética del cuerpo esto llevara consigo una disminución equivalente en su energía potencial o viceversa, esto ocurre para que la suma de ambos términos permanezca constante.
Finalmente existe un principio fundamental de gran importancia para la física, en su forma general abarca a otras formas de energía, además de las mecánicas potencial y cinética. Este principio lo conocemos comúnmente como Principio de la Conservación de la Energía.
Si un bloque se desliza sobre un piso y sobre él actúa una fuerza de fricción cinética (fuerza disipativa) se comprobaría que su energía mecánica no permanece constante, es decir, disminuye, logrando observar un calentamiento en el cuerpo. En este caso la energía mecánica desaparecida se transforma en calor, la cual es también una forma de energía.
Los cuerpos por si solos no poseen energía, pues, si la tienen es porque la han adquirido de otros cuerpos y o creada por ellos mismos. Ellos ceden la que tienen, manifestando que la pierden, pero no será destruida. De acuerdo a estas observaciones podemos enunciar el principio de conservación de la energía de la siguiente manera:
La energía no se crea ni se destruye; sólo puede ser transformada de una forma a otra.
Como podemos evidenciar, la conservación de la energía mecánica constituye un caso particular del principio de la conservación de la energía.
Conclusión
Después de haber culminado nuestro estudio sobre la energía potencial elástica podemos concluir lo siguiente:
• La energía potencial elástica es la energía almacenada que resulta de realizar una fuerza para deformar un objeto elástico.
• La energía mecánica total es la suma de la energía y cinética y la potencial.
• El principio de la conservación de la energía nos dice que la energía no se puede crear ni destruir solo transformar.
Referencias
Figueroa, D. (2006). Dinámica. Caracas: Douglas Figueroa.
Fundacite Lara. (2010). La energia. Fuerza vital, transformando conciencias. Barquisimeto: MC Editora, C.A.
Brett, E & Suárez, W. (2000). Teoría y práctica de física. Caracas: Distribuidora escolar, S.A.
Nota: Todos los diagramas y ecuaciones presentados en esta publicación son diseñados y editados por mi persona utilizando elementos e imágenes del programa Microsoft Power Point.
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