Principios de la conservacion de la energia mecanica

Presentación de la energía mecanica

1. Republica Bolivariana De Venezuela Instituto Universitario de Tecnología “Antonio José de Sucre” Extensión Barquisimeto “PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA” Integrantes: Ana Sofía Yépez C.I: 28.165.797 Asignatura: Física I Barquisimeto, 08 de diciembre del 2018

2. Principios de la conversación de la energía Los cambios experimentados por los sistemas producen transformaciones de unas formas de energía en otras y/o transferencias de energía de unos sistemas a otros (o de unas partes del sistema a otras), pero la energía total (la suma de todas las energías) de un sistema aislado permanece constante. Si bien la energía total de un sistema aislado permanece constante, siempre que dicho sistema experimente cambios, necesariamente se han de producir transferencias y/o transformaciones de energía en su interior, aunque la suma de estas variaciones sea cero.

3. El principio en mecánica clásica En mecánica lagrangiana la conservación de la energía es una consecuencia del teorema de Noether cuando el lagrangiano no depende explícitamente del tiempo. El teorema de Noether asegura que cuando se tiene un lagrangiano independiente del tiempo, y por tanto, existe un grupo uniparamétrico de traslaciones temporales o simetría. la energía cinética es una función sólo del cuadrado de las velocidades generalizadas (o lo que es equivalente a que los vínculos en el sistema sean esclerónomos , o sea, independientes del tiempo), puede demostrarse que el hamiltoniano en ese caso coincide con la energía mecánica del sistema, que en tal caso se conserva . En mecánica newtoniana el principio de conservación de la energía, no puede derivarse de un principio tan elegante como el teorema de Noether , pero puede comprobarse directamente para ciertos sistemas simples de partículas en el caso de que todas las fuerzas deriven de un potencial, el caso más simple es el de un sistema de partículas puntuales que interactúan a distancia de modo instantáneo . Principio en la mecánica relativista Una primera dificultad para generalizar la ley de conservación de la energía de la mecánica clásica a la teoría de la relatividad está en que en mecánica relativista no podemos distinguir adecuadamente entre masa y energía. Así de acuerdo con esta teoría, la sola presencia de una partícula material de masa m en reposo respecto de un observador implica que dicho observador medirá una cantidad de energía asociadada a ella dada por E = mc2. Otro hecho experimental contrastado es que en la teoría de la relatividad no es posible formular una ley de conservación de la masa análoga a la que existe en mecánica clásica, ya que esta no se conserva.

4. El principio en mecánica cuántica En mecánica cuántica aparece así la energía total en ciertos sistemas aislados no está fijada para algunos estados cuánticos sino que puede fluctuar a lo largo del tiempo. Sólo los estados llamados estacionarios que son autovectores del operador hamiltoniano tienen una energía bien definida, cuando además el hamiltoniano no depende del tiempo. Sin embargo, en sistemas aislados aún para estados no estacionarios, puede definirse una ley de conservación de la energía en términos de valores medios . Cuando el hamiltoniano no depende del tiempo, como sucede en un sistema aislado el valor esperado de la energía total se conserva. Aunque para algunos estados se observen fluctuaciones oscilantes de la energía cuya desviación estándar se relacionan con el principio de indeterminación de Heisenberg .

5. ¿Quién creo la energía mecánica? James Prescott Joule ( Salford , Reino Unido, 1818 - Sale, id., 1889). Físico británico a quien se le debe la teoría mecánica del calor, y en cuyo honor la unidad de la energía en el sistema internacional recibe el nombre de Julio . - Joule estudió aspectos relacionados con el magnetismo, especialmente los relativos a la imantación del hierro por la acción de corrientes eléctricas, que le llevaron a la invención del motor eléctrico. Descubrió también el fenómeno de magnetostricción , que aparece en los materiales ferromagnéticos, en los que su longitud depende de su estado de magnetización. - En 1840 Joule publicó Producción de calor por la electricidad voltaica, en la que estableció la ley que lleva su nombre y que afirma que el calor originado en un conductor por el paso de la corriente eléctrica es proporcional al producto de la resistencia del conductor por el cuadrado de la intensidad de corriente. En 1843, después de numerosos experimentos, obtuvo el valor numérico del equivalente mecánico del calor, que concluyó que era de 0,424 igual a una caloría, lo que permitía la conversión de las unidades mecánicas y térmicas; este es un valor muy similar al considerado actualmente como de 0,427.

6. PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA. - 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. - Ejemplo: Imagina una pelota colgada del techo que cae sobre un muelle. Según el principio de conservación de la energía mecánica, la energía mecánica de la bola es siempre la misma y por tanto durante todo el proceso dicha energía permanecerá constante, tan solo cambiarán las aportaciones de los distintos tipos de energía que conforman la energía mecánica. - Antes de caer, la energía mecánica de la bola está formada únicamente por energía potencial gravitatoria. Al caer y adquirir una velocidad, la energía potencial gravitatoria se convierte en energía cinética, dejando constante la energía mecánica. Por último, al impactar contra el muelle, lo comienza a comprimir, provocando que la energía mecánica se componga de energía cinética, energía potencial gravitatoria y energía potencial elástica.

7. -En un sistema aislado, se mantiene constante la energía total del sistema. Es decir, la energía se conserva. Em = Ec + Ep -Imaginemos que tenemos un cuerpo de masa m inmóvil a una altura h sobre el suelo. -En ese momento, su energía cinética Ec = 0 y su energía potencial gravitatoria es Epg = m· g· h. Pero, en el momento de chocar contra el suelo, la energía potencial gravitatoria será nula y su energía cinética: - En el proceso, toda la energía potencial se ha transformado en cinética.

8. ¿Qué hace la energía mecánica? - La energía mecánica se puede definir como la capacidad de producir un trabajo mecánico, el cual posee un cuerpo, debido a causas de origen mecánico, como su posición o sus velocidades que tiene los cuerpos la que es por su posición. Existen dos formas de energía mecánica que son la energía cinética y la 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 (gravitatoria y elástica): Energía cinética , Energía potencial gravitatoria, Energía potencial elástica.

9. Comprobación del Principio de Conservación de la Energía Mecánica 1. -El teorema de la energía cinética: Establece que la variación de energía cinética entre dos puntos (la cual se traduce en una variación de su velocidad) que sufre un cuerpo es igual al trabajo realizado por la fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo entre los puntos inicial y final (Esto se cumple tanto si las fuerzas son conservativas como si no ). W= Δ Ec 2. -Por otro lado, en el caso de fuerzas conservativas, dicho trabajo coincide con la variación de energía potencial cambiada de signo. W =− Δ Ep 3. -De lo anterior, y teniendo en cuenta que en ambos casos nos referimos al mismo trabajo, podemos escribir : Δ Ec =− Δ Ep ⇒ Δ Ec + Δ Ep =0 ⇒ Δ( Ec+Ep )=0 ; 4. -Por tanto la energía mecánica no cambia, permanece constante.

10. ¿Qué es la ley de la conservación de la energía mecánica ? La ley de la conservación de la energía afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, solo puede cambiar de una forma a otra,1​ por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica en un calefactor. En termodinámica, constituye el primer principio de la termodinámica (la primera ley de la termodinámica).

11. ¿Cómo funciona la energía mecánica? Algunos tipos de energía mecánica son : 1. Energía hidráulica: Se deja caer agua y se aprovecha la energía potencial obtenida. Se utiliza para generar energía eléctrica y para mover molinos de harina . 2. Energía eólica: Producida por los vientos generados en la atmósfera terrestre. Se utiliza para generar energía eléctrica, como mecanismo de extracción de aguas subterráneas o de ciertos tipos de molinos para la agricultura. Es un tipo de energía cinética . 3. Energía mareomotriz: Producto del movimiento de las mareas y las olas del mar, es un tipo de energía cinética .

12. Ventajas y desventajas de la energía mecánica Ventajas: - Económica . - Autónoma . - Fácil de obtener. - Variedad de aplicaciones . Desventajas: - Desgaste térmico acelerado. - Mayor cantidad de fallas. - Mantenimiento constante. - Gran cantidad de pérdidas.