La energía cinética y la energía potencial

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Ene 272015
 

Como ya sabes, la energía cinética es aquella energía que posee un cuerpo debido al movimiento.

Cuanto mayor es la masa (m) del cuerpo, mayor es su energía. Lo mismo sucede con la velocidad (v), a mayor velocidad, mayor energía cinética. La manera de calcular la energía cinética es con la fórmula siguiente:

CodeCogsEqn

En el siguiente vídeo podemos ver una explicación de qué es la energía cinética y como esta se relaciona con la energía potencial que veremos a continuación.

La energía potencial es aquella que tienen los cuerpos debido a la posición que ocupan respecto a la posición de equilibrio. La energía potencial puede presentarse de diversas formas, según el tipo de sistema que tengamos: energía potencial gravitatoria, energía potencial electrostática,  energía potencial elástica,…

Nos centraremos en la energía potencial gravitatoria (Ep), que es debida a la altura a la que se encuentran los objetos respecto de un punto de referencia. Así, esta energía será mayor cuanto a mayor altura (h)  se encuentre el cuerpo. También será mayor, cuanto mayor masa (m)  tenga el cuerpo. Y también será mayor, cuanto mayor sea la aceleración de la gravedad (g)  (recuerda que esto depende del planeta o satélite en el cual nos encontramos.)  La fórmula para calcular esta energía potencial, lleva estas tres magnitudes multiplicadas, de la siguiente forma:

Ep

Aquí os dejo otro vídeo donde aclaran estos conceptos de energía potencial:

Uno  de los ejemplos más claros de conversión entre energía cinética y potencial, lo tendríamos en las montañas rusas. En estas atracciones, hay un cambio constante de un tipo a otro de energía en todo el viaje a lo largo de la atracción, como habéis podido ver en un vídeo anterior, y como podéis probar en el simulador de energía mecánica.

energias

Ene 222015
 

Os presento el simulador de Energía Mecánica.

Todos recordáis lo que son la Energía Cinética, la Energía Potencial Gravitatoria y la suma de las dos, que es la Energía Mecánica.

Como la Energía Mecánica se mantiene constante si solo tenemos en cuenta el peso del cuerpo, según la posición que ocupe, la energía se irá transformando de potencial a cinética y viceversa, de manera que la suma Ec+Ep=Em se mantenga constante.

Recordad las fórmulas:

 

 

 

Y a continuación, vamos a probar con este simulador. Podéis ir cambiando tanto la masa del objeto, como la altura a la cuál lo colocamos. Observad como una vez establecida la masa y la altura, al soltarlo la Energía Mecánica permanece constante en toda la caída. Y si cambiamos de pestaña,  podemos simular la energía elástica de un muelle o diseñar nuestra propia montaña rusa para y ver como se comporta.

Dic 162014
 

Uno de los efectos que provocan las fuerzas cuando actúan sobre los cuerpos es el movimiento.

action-balls

Como recordarás, las fuerzas son vectores (tienen módulo, dirección y sentido). Y los vectores se pueden sumar o restar, dando como resultado otros vectores. Por tanto, cuando sobre un cuerpo actúan diversas fuerzas, podemos sustituir todas ellas por la fuerza resultante, que es la que sustituye al conjunto de fuerzas que actúan sobre el cuerpo y produce el mismo efecto.

Veamos dos ejemplos:

ley-de-la-fuerza20070924klpcnafyq_230-ies-sco

Como ves, si las dos fuerzas se aplican en la misma dirección y el mismo sentido, se suman. Y si se aplican en sentidos contrarios, se restan.

En la siguiente web, puedes probar diversos simuladores de fuerzas y movimiento:

fuerzas
https://phet.colorado.edu/sims/html/forces-and-motion-basics/latest/forces-and-motion-basics_en.html

Isaac Newton estudió la relación entre las fuerzas y el movimiento, resumiendo sus conclusiones en las tres leyes que llevan su nombre.

Para comprender un poco mejor las tres leyes de Newton, os dejo un par de vídeos donde las explican de una forma bastante clara:



Y para finalizar, un interesante vídeo sobre las consecuencias de la tercera ley de Newton combinada con la distinta masa de los cuerpos en las colisiones:

http://youtu.be/W9EqU1_DXUw