Problema. 2º ESO

Conservación de la energía mecánica
Juan Carlos Collantes
Conservación de la energía mecánica 
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SOLUCIÓN (II): Cálculos

Haremos ahora unos cálculos. Para obtener los valores de la energía potencial y la energía cinética disponemos de las expresiones

Ep
Ec

En el punto A, la energía potencial del niño+skate es:

  • Ep=mgh=60.10.3=1800 Julios
  • La energía cinética, al estar en reposo, es cero: Ec=0 J
  • La energía mecánica es la suma de ambas: Em=Ep+Ec=1800+0=1800 J

Hemos remarcado el valor de la energía mecánica por su importancia ya que, como hemos visto, la energía mecánica no va a cambiar en todo el recorrido, así que podremos usar los 1800 J de energía mecánica en cualquier sitio.

En el punto B la altura es cero y, por tanto, la energía potencial es cero. Como la energía mecánica es 1800 J, podemos calcular la cinética restando ambas cantidades:

  • Ep=0
  • Em=1800 J
  • Ec=Em-Ep=1800-0=1800 J

Como vemos, los 1800 J de energía potencial que tenía el niño en A se han transformado en 1800 J de cinética en B,

Como hemos visto, con 1800 J de energía mecánica sólo puede alcanzar 3 m de altura. Si quisiera alcanzar justo el punto E (llegar a E sin velocidad), su energía allí sería

  • Ep=60.10.3,6=2160 J
  • Em=Ep+Ec=2160+0=2160 J

Por lo tanto, para llegar a E necesita impulsarse a incrementar su energía en, al menos, 2160-1800 = 360 J.

Esta energía puede obtenerse impulsándose con un pie aumentando así su energía cinética. La energía extra del impulso se obtiene a cambio de una disminución de su energía interna.


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