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Energía Mecanica. Tiro Vertical

 

 

Se dice que un objeto tiene energía cuando está en movimiento, pero también puede tener energía potencial, que es la energía asociada con la posición del objeto.

Energía Potencial, ejemplo: un pesado ladrillo sostenido en alto tiene energía potencial debido a su posición en relación al suelo. Tiene la capacidad de efectuar trabajo porque si se suelta caerá al piso debido a la fuerza de gravedad, pudiendo efectuar trabajo sobre otro objeto que se interponga en su caída. Hay varios tipos de energía potencial: gravitacional, elástica, eléctrica, etc. 

Energía Potencial Gravitatoria

El ejemplo mas cotidiano de energía potencial es la Energía Potencial Gravitatoria.

Es  la energía de un objeto de masa m que se encuentra cierta  altura a partir de un nivel de referencia

El trabajo necesario para elevar la masa m desde el nivel de referencia hasta la altura y es

 W = F . y = Peso y = m g y 

El objeto ha acumulado una energía m g y.

Si dejamos que el objeto de masa m caiga libremente bajo la acción de la gravedad adquiere

Energía Cinética.

 La energía cinética puede calcularse mediante la ecuación cinemática

Vf2 = Vi2 + 2 g y

Como Vi = 0, entonces :

Vf2 = 2 g y 

La energía cinética justo antes de golpear la estaca es ½ m Vf2. 
Reemplazando Vf2 por 2gy se obtiene ½ m•2 g y = m g y.

Entonces,  para elevar un objeto de masa m a una altura y se necesita una cantidad de trabajo; W = m.g.y  una vez en la altura y, el objeto tiene la capacidad de efectuar un  trabajo  m g y hasta retornar al nivel de referencia. Notemos que la EPG depende de la altura vertical del objeto sobre algún nivel de referencia, que en el caso de este ejemplo es el suelo.

El trabajo necesario para elevar un objeto a una altura y no depende de la trayectoria que se siga . O sea, la trayectoria puede ser vertical o en pendiente u otra y el trabajo para subirlo será el mismo. Igualmente, el trabajo que puede efectuar al descender tampoco depende de la trayectoria.

 ¿ Desde qué nivel medir la altura y ?  Lo que realmente importa es el cambio en energía potencial y escogemos un nivel de referencia que sea cómodo para resolver determinado problema. Una vez escogido el nivel, lo mantenemos..