AndalucíaAndalucía
MadridMadrid
CataluñaCataluña
GaliciaGalicia
MurciaMurcia
ValenciaValencia
En construcciónAñadimos comunidades, materias, años y soluciones de forma progresiva y constante.
Energía mecánica
Teoría
2020 · Ordinaria · Titular
5-a
Examen
a) ¿Se cumple siempre que el aumento de energía cinética es igual a la disminución de energía potencial? Justifique la respuesta.
Energía cinéticaEnergía potencialConservación de la energía
a) No, no siempre se cumple que el aumento de energía cinética es igual a la disminución de energía potencial. Esta afirmación solo es cierta en sistemas donde únicamente actúan fuerzas conservativas (como la fuerza gravitatoria o la fuerza elástica) y no hay fuerzas disipativas o no conservativas (como el rozamiento o la resistencia del aire) realizando trabajo.

Justificación:La variación de la energía mecánica total de un sistema (ΔEM\Delta E_M) es igual al trabajo realizado por las fuerzas no conservativas (WncW_{nc}). La energía mecánica se define como la suma de la energía cinética (EkE_k) y la energía potencial (EpE_p). Por lo tanto, se tiene:

Wnc=ΔEM=ΔEk+ΔEpW_{nc} = \Delta E_M = \Delta E_k + \Delta E_p

Si en el sistema no actúan fuerzas no conservativas, o si estas no realizan trabajo (Wnc=0W_{nc} = 0), entonces la energía mecánica del sistema se conserva, y la ecuación se simplifica a:

0=ΔEk+ΔEp    ΔEk=ΔEp0 = \Delta E_k + \Delta E_p \implies \Delta E_k = -\Delta E_p

En este caso ideal, el aumento de energía cinética es exactamente igual a la disminución de energía potencial (o viceversa). Esto significa que la energía se transforma de potencial a cinética, o de cinética a potencial, sin pérdidas.Sin embargo, en la mayoría de los sistemas reales, existen fuerzas no conservativas (como la fricción) que realizan un trabajo negativo (Wnc<0W_{nc} < 0) sobre el sistema, disipando energía mecánica, generalmente en forma de calor. En estos casos, la energía mecánica no se conserva, y la ecuación original indica que:

Wnc=ΔEk+ΔEpW_{nc} = \Delta E_k + \Delta E_p

Como WncW_{nc} es negativo, si la energía potencial disminuye (ΔEp<0\Delta E_p < 0), el aumento de energía cinética (ΔEk\Delta E_k) será menor que la disminución de energía potencial (ΔEp|-\Delta E_p|), debido a la pérdida de energía mecánica disipada por las fuerzas no conservativas.