¿Qué es la energía mecánica? Necesito una definición completa

Pregunta

¿Qué es la energía mecánica

conservación-del-péndulo-de-energía-mecánicaEn física, energía mecánica (mimech) es la energía asociada con el movimiento y posición de un objeto generalmente en algún campo de fuerza (por ejemplo. campo gravitacional). Energía mecánica (y también la energía térmica) se puede dividir en dos categorías, transitorio y almacenado. La energía transitoria es energía en movimiento., es decir, la energía se transfiere de un lugar a otro. La energía almacenada es la energía contenida en una sustancia u objeto.. La energía mecánica transitoria se conoce comúnmente como trabajo. La energía mecánica almacenada existe en una de dos formas: cinético o potencial:

  • Energía potencial. Energía potencial, la, se define como la energía almacenada en un objeto sometido a una fuerza conservadora. Los tipos comunes incluyen la energía potencial gravitacional de un objeto que depende de su masa y su distancia del centro de masa de otro objeto..
  • Energía cinética. La energía cinética, K, se define como la energía almacenada en un objeto debido a su movimiento. Depende de la velocidad de un objeto y es la capacidad de un objeto en movimiento para trabajar en otros objetos cuando choca con ellos..

Conservación de la energía mecánica

Primero el principio de la Conservación de la energía mecánica fue dicho:

La energía mecánica total (definido como la suma de sus energías potencial y cinética) de una partícula sobre la que actúan solo fuerzas conservadoras es constante.

ejemplo de conservación-de-energía-mecánica

Ver también: Conservación de la energía mecánica

Un sistema aislado es uno en el que sin fuerza externa provoca cambios de energía. si solo fuerzas conservadoras actuar sobre un objeto y la es el energía potencial función para la fuerza conservadora total, luego

mimech = U + K

La energía potencial, la, depende de la posición de un objeto sometido a una fuerza conservadora.

ecuación-de-energía-potencial

Se define como la capacidad del objeto para realizar un trabajo y aumenta a medida que el objeto se mueve en la dirección opuesta a la dirección de la fuerza..

La energía potencial asociado con un sistema que consta de la Tierra y una partícula cercana es Energía potencial gravitacional.

ecuación-de-energía-potencial-gravitacional

La energía cinética, K, depende de la velocidad de un objeto y es la capacidad de un objeto en movimiento para trabajar en otros objetos cuando choca con ellos.

K = ½ mv2

La definición mencionada anteriormente (mimech = U + K) asume que el sistema es libre de fricción y otra fuerzas no conservadoras. La diferencia entre una fuerza conservadora y una no conservadora es que cuando una fuerza conservadora mueve un objeto de un punto a otro, el trabajo realizado por la fuerza conservadora es independiente del camino.

En cualquier situación real, fuerzas de fricción y otras fuerzas no conservadoras están presentes, pero en muchos casos sus efectos en el sistema son tan pequeños que el principio de conservación de la energía mecánica se puede utilizar como una aproximación justa. Por ejemplo, la fuerza de fricción es una fuerza no conservadora, porque actúa para reducir la energía mecánica en un sistema.

Tenga en cuenta que las fuerzas no conservadoras no siempre reducen la energía mecánica. Una fuerza no conservadora cambia la energía mecánica, hay fuerzas que aumentan la energía mecánica total, como la fuerza proporcionada por un motor o un motor, también es una fuerza no conservadora.

Bloque que se desliza por una pendiente inclinada sin fricción

los 1 kg bloque comienza una altura H (Digamos 1 metro) por encima del suelo, con energía potencial mgH y energía cinética eso es igual a 0. Se desliza al suelo (sin fricción) y llega sin energía potencial ni energía cinética K = ½ mv2. Calcule la velocidad del bloque en el suelo y su energía cinética..

mimech = U + K = constante

=> ½ mv2 = mgH

=> v = √2gH = 4.43 em

=> K2 = ½ x 1 kg x (4.43 em)2 = 19.62 kg.m2.s-2 = 19.62 J

Péndulo

conservación-del-péndulo-de-energía-mecánicaAsume el péndulo (bola de masa m suspendida en una cuerda de longitud L que hemos tirado hacia arriba para que la bola esté a una altura H < L por encima de su punto más bajo en el arco de su movimiento de cuerda estirada. El péndulo se somete a la fuerza gravitacional conservadora donde las fuerzas de fricción como el arrastre de aire y la fricción en el pivote son insignificantes.

Lo liberamos del descanso. ¿Qué tan rápido va al fondo??

conservación-de-energía-mecánica-péndulo2

El péndulo alcanza mayor energía cinética y menor energía potencial cuando en el posición vertical, porque tendrá la mayor velocidad y estará más cerca de la Tierra en este punto. Por otra parte, tendrá su mínima energía cinética y mayor energía potencial en el posiciones extremas de su swing, porque tiene velocidad cero y está más lejos de la Tierra en estos puntos.

Si la amplitud se limita a pequeños cambios, el período T de un simple péndulo, el tiempo necesario para un ciclo completo, es:

periodo-de-péndulo-conservación-de-energía

dónde L es la longitud del péndulo y sol es la aceleración local de la gravedad. Para columpios pequeños, el período de swing es aproximadamente el mismo para columpios de diferentes tamaños.. Es decir, el período es independiente de la amplitud.

referencias:
Física de reactores e hidráulica térmica:

  1. J. R. Lamarsh, Introducción a la teoría de los reactores nucleares, 2nd ed., Addison-Wesley, Leyendo, Massachusetts (1983).
  2. J. R. Lamarsh, UNA. J. Baratta, Introducción a la ingeniería nuclear, 3d ed., Prentice Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
  3. W. METRO. Stacey, Física de reactores nucleares, John Wiley & Hijos, 2001, ISBN: 0- 471-39127-1.
  4. Glasstone, Estacional. Ingeniería de Reactores Nucleares: Ingeniería de sistemas de reactores, Saltador; 4a edición, 1994, ISBN: 978-0412985317
  5. Todreas Neil E., Kazimi Mujid S. Volumen de sistemas nucleares I: Fundamentos de la termohidráulica, Segunda edicion. Prensa CRC; 2 edición, 2012, ISBN: 978-0415802871
  6. Zohuri B., McDaniel P. Termodinámica en sistemas de centrales nucleares. Saltador; 2015, ISBN: 978-3-319-13419-2
  7. Moran Michal J., Shapiro Howard N. Fundamentos de la ingeniería termodinámica, Quinta edición, John Wiley & Hijos, 2006, ISBN: 978-0-470-03037-0
  8. Esparcidor pequeño C. Dinámica de fluidos moderna. Saltador, 2010, ISBN 978-1-4020-8670-0.
  9. NOSOTROS. Departamento de Energía, TERMODINÁMICA, TRANSFERENCIA DE CALOR, Y FLUJO DE FLUIDO. Manual de conceptos básicos del DOE, Volumen 1, 2 y 3. junio 1992.

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