Existen diversos tipos de energía, pero en este artículo nos enfocaremos en la energía mecánica. Veremos qué es, su conservación, tipos de energía mecánica, su uso, algunos ejemplos.
Qué es la energía mecánica
La energía mecánica es aquella energía que obtiene un cuerpo a través de la velocidad de su movimiento o de su posición específica.
Este tipo de energía es capaz de producir un trabajo, valga la redundancia, mecánico.
Fórmula
La energía mecánica se conserva en los campos conservativos, en los cuales se forman partículas de acción únicamente mecánica, manteniéndose así constante en el tiempo, de acuerdo a la siguiente formula:
Emec = Ec + Ep + Ee = cte
En donde Ec es la energía cinética del sistema, Ep su energía potencial gravitatoria y Ee su energía potencial elástica.
Este suceso no ocurre en partículas cargadas de movimiento, la razón por la que no lo hace es que la energía mecánica se transforma en electromagnética, o también en sistemas termodinámicos que al sufrir cambios pueden ser convertidos en energía térmica.
Como ya vimos en la formula, la energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial. La cinética es la energía que surge en el movimiento mismo, y la potencial es la energía almacenada en un sistema.
Entendiendo la energía mecánica
Para entender las explicaciones anteriores de forma más sencilla es necesario hablar un poco sobre la energía cinética.
Cuando cualquier objeto está en movimiento, es necesario que el causante sea un tipo de energía, la que ocupa esa acción por diversas fuerzas es la elasticidad y la gravitación.
En palabras simples, aquí se unen dos fuerzas, la que atrae a la energía cinética y la que incorpora la gravedad.
La energía gravitacional está colocada dentro de cualquier cuerpo en estado de reposo, por otro lado la que hace posible el movimiento de un cuerpo es la cinética, que está condicionada por la masa y la velocidad del cuerpo en cuestión.
Para movilizarse debe ser influido por una fuerza, el tiempo de esa fuerza sobre el objeto va a influir en el grado de velocidad que este alcance.
Al ser la fuerza una condición indispensable en este caso, estará siempre presente y asociada a la energía mecánica. Esta fuerza es lo que permite que un objeto se active o deje de hacerlo.
Además, a través de ella es que los cuerpos con masa expresan la capacidad que tienen para hacer tal o cual trabajo.
Conservación de la energía mecánica
Debemos tener presente que la energía mecánica se conserva, por lo que no se crea ni se destruye, esta se mantiene constante con el correr del tiempo.
Aun así existen casos en sistemas de partículas en los que la energía mecánica no se conserva, estos casos son los siguientes:
- Sistemas de partículas cargadas en movimiento: este es el caso cuando los campos magnéticos no derivan de un potencial, y la energía mecánica no se conserva, pues parte de la energía mecánica se transforma en energía del campo magnético, y también ocurre en viceversa.
- Sistemas termodinámicos que experimentan cambios de estado: aquí la energía mecánica puede transformarse en energía interna o energía térmica. Al haber energía térmica hay disipación lo que hace que el sistema experimente un cambio irreversible, pero esto no sucede en todos los casos.
- Mecánica de medios continuos disipativos: estos involucran fluidos disipativos, (plasticidad, viscoeasticidad) y estos involucran a su vez la aparición de deformaciones irreversibles, y disipación, aparición de calor, cambios irreversibles donde la variación de entropía no es nula.
Tipos de energía mecánica y su uso
Ya hemos explicado que los dos tipos principales de energía mecánica son la cinética y la potencial. Pero podemos encontrar más:
- Hidráulica: se deja caer al agua y se aprovecha la energía potencial que se obtiene de esta. Se usa para producir energía eléctrica principalmente. Aunque también para mover molinos de harina.
- Eólica: a esta la producen los vientos generados por la atmósfera terrestre. Se emplea también a distancias de la producción de energía eléctrica como mecanismo de extracción de aguas subterráneas, además de ciertos tipos de molinos, los cuales son usados para la agricultura.
- Mareomotriz: este tipo de energía es producida por el movimiento de las olas del mar y de las mareas, pero también puede transformarse en energía eléctrica.
Ejemplos de energía mecánica
Presentamos a continuación algunos ejemplos de energía mecánica, en sus diferentes formas, estos son:
1. Carro de montaña rusa: En su punto más alto del ascenso, es normal comprender que el carrito habrá acumulado obligatoriamente la suficiente energía potencial gravitatoria.
Este fenómeno sucede debido a la altura en que se encuentra nuestro objeto, o cuerpo en cuestión. Posteriormente cae libremente segundos después, y convierte a toda la energía cinética, que sucede debido al movimiento, para alcanzar velocidades de vértigo.
2. Molino de viento: Este aparato nos sirve como ejemplo, ya que, la energía cinética del viento regala un empuje a las aspas de molino, estas al atrapar el viento lo convierten en un trabajo mecánico ¿Qué resultado nos da? Muy sencillo: El engranaje gira y este muele el trigo.
3. Un péndulo: Este es un clásico ejemplo de la energía potencial gravitatoria del peso.
Otros ejemplos comunes de energía mecánica son:
4. El movimiento de un resorte
5. Electrodomésticos como licuadoras y batidoras.
6. Una persona corriendo
7. Turbina hidroeléctrica
8. Movimiento de un pistón
9. Empujar un objeto
10. Pedalear una bicicleta
11. Deslizarse en un tobogán
12. Sistema de poleas
13. Dar cuerda a un juguete o a una caja de música
14. Molinillo de pimienta
15. Lanzar una pelota
16. Una resortera o tirachina
17. Un objeto cayendo desde una montaña o un precipicio
18. Máquinas de afeitar
19. El trampolín de una piscina
20. Cortadora de cabello
21. Podadora de césped
