Tema 3. La energía y el movimiento.

Energía mecánica. Energía cinética y energía potencial.

La Energía mecánica es la producida por fuerzas de tipo mecánico, como la elasticidad, la gravitación, etc., y la poseen los cuerpos por el hecho de moverse o de encontrarse desplazados de su posición de equilibrio. Puede ser de dos tipos: Energía cinética y energía potencial
Energía cinética o de movimiento Energía potencial o de posición

• El trabajo realizado por la fuerza entre dos puntos es independiente del camino recorrido. Por lo tanto, solo depende de la posición final e inicial.

• El trabajo realizado por la fuerza para cualquier camino cerrado es nulo.

• Existe una función de la que se puede derivar la fuerza, llamada energía potencial. La variación de esta función en la posición final respecto de la inicial es igual a menos el trabajo realizado por la fuerza entre estas dos posiciones.

• Se puede demostrar que todas las propiedades son equivalentes, es decir, que cualquiera de ellas implica la otra.

La energía cinética es un concepto fundamental de la Física que aparece tanto en la mecánica clásica como en la mecánica relativista y la mecánica cuántica. La energía cinética es una magnitud escalar asociada al movimiento de cada una de las partículas de un sistema. Para un cuerpo puntual de masa m que se desplaza a una velocidad v la energía cinética viene dada por la expresión:

Esta magnitud es extensiva por lo que la energía de un sistema puede expresarse como la suma de las energías de las partes. Así, por ejemplo, puesto que los cuerpos están formados por partículas, se puede conocer su energía sumando las energías individuales de cada partícula del cuerpo.

La energía potencial o de posición es aquella que se le puede asociar a un cuerpo o sistema conservativo en virtud de su posición o de su configuración. La energía potencial puede definirse solamente cuando existe un campo de fuerzas conservativo, es decir, que cumpla con alguna de las siguientes propiedades:

Le energía cinética es la relacionada con el movimiento de los cuerpos, mientras que la potencial esta relacionada con la posición (es energía almacenada), los ejemplos son muchos, por ejemplo un resorte comprimido tiene energía potencial, pero si lo sueltas esa energía se transforma en energía cinética  ya que puede golpear a otro cuerpo, otro ejemplo es el agua de un tinaco, tiene energía potencial por la altura en que esta almacenada, pero si abres la llave el agua saldrá rápidamente transformando un tipo de energía en otra.

• Principio de la conservación de la energía.

El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.

En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia de rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce con el nombre de Principio de conservación de la energía mecánica.