La energía mecánica es la capacidad que tiene un cuerpo de realizar un trabajo mecánico. Dicho de otra forma, la capacidad de producir un movimiento.
La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía potencial de un objeto. De acuerdo con el principio de conservación de la energía, la suma de ambas formas de energía permanece constante.
La energía cinética depende de la velocidad. Por otro lado, la energía potencial depende de:
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la gravedad (energía potencial gravitatoria)
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o de la elasticidad de un material (energía potencial elástica), por ejemplo un muelle.
La unidad de energía mecánica en el sistema internacional es el julio (J)
En el día a día existen numerosos ejemplos de energía mecánica que nos ayudan a comprender mejor este concepto:
1. El lanzamiento de una pelota al aire
El lanzamiento de una pelota es un ejemplo de cómo funciona el principio de conversión de la energía. Durante el lanzamiento distinguimos dos momentos:
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El momento en que la pelota sale de nuestra mano con cierta velocidad tiene energía cinética y no tiene energía potencial gravitatoria.
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El momento en que la pelota está en el punto más alto. En este instante la pelota la velocidad es 0, por lo tanto, no tiene energía cinética. Por otro lado, el balón ha adquirido altura, por lo tanto sí tiene energía potencial.
Durante el proceso de pasar del punto 1 al punto 2 toda la energía cinética se ha convertido en energía potencial. Al caer la pelota, ambos tipos de energía se invertirán nuevamente.
2. Un motor eléctrico
Los motores tienen la capacidad de convertir un determinado tipo de energía en energía mecánica. Un motor eléctrico, en particular, transforma la electricidad en energía mecánica. Generalmente la energía resultante se obtiene en forma de energía cinética rotacional, es decir, un eje que gira a cierta velocidad.
En el día a día tenemos muchos ejemplos de motores eléctricos:
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Una lavadora eléctrica.
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Un minipimer.
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Un patinete eléctrico.
3. Un generador eléctrico
Un generador eléctrico es un aparato que funciona al revés que un motor eléctrico. En este caso, la energía mecánica se transforma en energía eléctrica.
Esta transformación se consigue gracias a un campo magnético sobre los conductores eléctricos. Cuando se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.).
Este sistema está basado en la ley de Faraday.
4. Una central hidroeléctrica
Una central hidroeléctrica es una forma de transformar la energía hidráulica en electricidad. Es un tipo de energía renovable que utiliza el principio de conservación de la energía aprovechando la energía potencial del agua acumulada en un embalse.
Este tipo de centrales eléctricas acumulan agua a cierta altura y cuando necesitan generar energía la dejan caer convirtiendo esta energía en energía cinética.
En la parte inferior de la central, el flujo de agua acciona unas turbinas hidráulicas. La acción de las turbinas sirve para traspasar esta energía a un generador eléctrico y producir electricidad.
5. Los molinos de viento
La energía eólica es una forma de energía capaz de convertir la fuerza del viento en energía mecánica. La energía asociada al viento se debe a la suma de la energía cinética de cada una de las partículas que se desplazan.
Cuando el viento impacta con las palas de un generador eólico la energía cinética de cada partícula se transfiere al eje del generador.
Esta energía mecánica se puede aprovechar para obtener electricidad pero antiguamente se utilizaba directamente en la agricultura o en la industria.
6. El motor de un coche
El motor de un coche de gasolina aprovecha la energía química de la combustión del combustible para obtener energía térmica. La energía obtenida en forma de calor se utiliza para impulsar un pistón y generar un movimiento lineal cíclico (energía mecánica).
Las manivelas son las encargadas de convertir este movimiento cíclico en un movimiento circular para poder hacer girar las ruedas del vehículo.
