La energía mecánica es una de las más importantes. Por ello, ha sido tan ampliamente estudiada por la física. No es casual que muchos de los avances de Isaac Newton tengan que ver precisamente con la mecánica. La mayor parte de las maquinarias inventadas por el hombre, laboran con el funcionamiento de la energía de este tipo. Por ello, es necesario conocer sus características y la manera de usarla correctamente.
En el presente texto vamos a responder a la pregunta sobre qué es la energía mecánica. Igualmente, mencionaremos las fórmulas matemáticas usadas para calcularla. A esto se agrega, que indicaremos a nuestros lectores una explicación sobre los diversos tipos de energía mecánica existen.
¿Qué es la energía mecánica?
Esta es una pregunta esencial. Mucha gente no tiene claro la idea del funcionamiento de este tipo de energía. Se conoce con el nombre de energía de tipo mecánico aquella que tiene un cuerpo, un conjunto de cuerpos, gracias a la velocidad, su movimiento, ubicación o forma. Esta energía es capaz de producir un trabajo mecánico. Vale decirse que el término energético referente a lo mecánico engloba otras consideraciones.
Con lo antes mencionado, queremos indicar que la energía mecánica abarca: la energía cinética, la energía de tipo potencial, así como también la energía elástica. Todas estas son manifestaciones de energía de tipo mecánico.
Hay muchas maneras de estudiar esta variante energética. Lo cierto es que se considera que la energía mecánica se conserva en determinados campos conformados por partículas de acción. En dado caso, desde el punto de vista de la física se utiliza la siguiente fórmula para calcular este tipo de energía:
Emec = Ec + Ep + Ee =cte
¿Qué significan los valores antes mencionados? Pues, cada uno de ellos representa lo siguiente: Ec = la energía cinética del sistema; Ep = es la energía potencial gravitatoria; Ee= es la energía potencial elástica.
Por lo antes mencionado, se llega la conclusión de que la energía mecánica es en realidad la sumatoria de tres tipos de energía existentes, siendo éstas las ya mencionadas: energía cinética, energía potencial y energía elástica.
Utilidad de la energía mecánica
Ocurre que la energía mecánica es utilizada para realizar ciertos trabajos. Igualmente, es muy útil para convertirla en otro tipo de energía. Por otra parte, también puede suceder que ésta energía es el resultado de convertir una energía preexistente en una de naturaleza mecánica.
Por ejemplo, podemos mencionar el caso de la energía hidráulica. La misma aprovecha la energía potencial del agua contenida en una represa. Es decir, es una suerte de variante mecánica del trabajo del agua. Además, esta energía proveniente del agua se utiliza para ser convertida en energía eléctrica.
Lo mismo podemos mencionar de la energía eólica. Esto aprovecha la fuerza del viento, para hacer girar equipos capaces de generar electricidad. Se trata de un caso similar al de la energía hidráulica. Así podríamos mencionar muchos ejemplos, ya que en la naturaleza la presencia de fuerza mecánica es constante en diversas manifestaciones. Quizás, el ingenio de los seres humanos es el que ha demostrado su talento al poder convertir estas fuentes energéticas en otras.
Los tipos de energía mecánica
Ya hemos mencionado que la energía de tipo mecánica abarca otras manifestaciones energéticas. No obstante, hace falta detallar más este aspecto. Sobre todo, porque es necesario conocer las variantes energéticas de lo mecánico a la hora de calcular la totalidad de este tipo de energía. En tal sentido, presentamos a continuación una lista detallada con los tipos de energía mecánica que existen. Básicamente son dos: la energía cinética y energía potencial.
Energía cinética
Es la derivada por el movimiento de los objetos, o de sistemas de objetos. Es una consecuencia de su velocidad y su desplazamiento. Por ejemplo, una esfera en movimiento es capaz de empujar a otra y hacer que esta última se mueva. Asimismo, dentro de un automóvil las personas sienten la fuerza de la inercia, la cual es una consecuencia del movimiento también.
Otro caso es un río, que se desplaza a gran velocidad. El agua, al moverse, logra tener una fuerza que puede mover embarcaciones. Lo mismo se puede aplicar al oleaje marítimo. También, ocurre con los vientos que se desplazan y gracias a su movimiento desencadenan energía de tipo cinético.
Energía potencial
Esta energía tiene que ver con la posición del objeto. También, incluye la forma del mismo. Es decir, implicó un potencial de trabajo que se puede activar bajo determinadas circunstancias. Este tipo de energía se suele dividir en dos características. Las explicamos a nuestros lectores a continuación:
- La energía potencial gravitatoria: es la que ocurre por la gravedad de los cuerpos. Por ejemplo, una roca gran altura tiene un enorme energía potencial gravitatoria. Si la misma calle, lo hace con mucha fuerza. Este tipo de energía es la que tiene el agua contenida en una represa. Al abrirse las compuertas, el agua cae con enorme energía.
- La energía potencial elástica: esta energía está relacionada con la forma y materialidad del objeto. Está presente en aquellos cuerpos que tienden a recuperar su forma original luego de ser sometidos a cierta fuerza. Por ejemplo, está el caso de una liga que el verbo de estirarse tiende a volver a su tamaño inicial. Lo mismo ocurre con un resorte.
Como se puede apreciar, sucede que la energía potencial se manifiesta de maneras muy heterogéneas. Por eso, es menester estudiarla en todas sus manifestaciones. Los físicos y científicos se han esmerado en tratar de comprenderla a cabalidad. Por otra parte, se trata de uno de los tipos de energía más empleados por los seres humanos.
Algunos ejemplos de la energía mecánica
La energía mecánica se presenta de maneras muy heterogénea. En ocasiones, son sorprendentes las diversas facetas que puede exhibir. Una de las maneras de aprender a trabajar con este tipo de energía, es saber reconocerla. Quizás, una de las ventajas de la energía de tipo mecánico es que se puede convertir fácilmente en otra variante energética. Veamos algunos ejemplos interesantes para emprender esto mejor:
- Un tobogán: cuando unos niños se colocan en el extremo superior con tobogán, tienen como energía mecánica del peso de sus cuerpos. Se trata de una energía potencial, misma que se ve liderada cuando se dejan caer por la rampa, la cual además no tiene fuerza de roce. Esto implica la presencia de una energía que se libera con suma facilidad.
- La energía de una represa de agua: tenemos el agua contenida en los muros de la represa. Cuando se abren las compuertas, esta agua cae con mucha fuerza. Se trata de otro ejemplo de energía potencial, la cual se libera bajo determinadas circunstancias. Es una energía que inicialmente no implica la presencia en movimiento.
- Unas poleas: un polipasto, o sistema de poleas combinadas entre sí, es un ejemplo perfecto de energía mecánica. Estas poleas no hacen otra cosa que lograr que la energía derivada del movimiento (halar una de las poleas) se convierte en una fuerza capaz de mover un objeto sumamente pesado. Este es un ejemplo del uso de la energía mecánica.
- El péndulo de un reloj: el movimiento del péndulo, hace que funciona el mecanismo que hace girar las manecillas de este aparato. Nuevamente nos damos cuenta que la energía mecánica tiene una gran ventaja: es fácil de convertir. Tanto en el caso de las poleas, como en el caso del reloj, lo que es una energía cinética se convierte en una energía capaz de generar un movimiento determinado.
- Un molino: se trata de otra máquina usada desde hace muchos siglos. La misma logra convertir el movimiento circular de su manija, en la fuerza necesaria para romper granos de maíz. Sin duda, es de gran utilidad. Basta con darse cuenta que con la mano es imposible romper estos granos. Sin embargo, con la ayuda de una máquina basada en la tecnología de la energía mecánica, se logra hacer esta labor con suma sencillez.
- Una bicicleta: algo similar al caso del molino. No obstante, en este caso la energía de pedalear se convierte en una velocidad mayor en sentido horizontal. Con la ayuda de una bicicleta, las personas pueden recorrer largas distancias con menos esfuerzo. En este caso, la fuerza se logra gracias a la combinación de engranajes que permiten cambiar y aumentar la fuerza aplicada.
Con los ejemplos antes mencionados, queda en evidencia la gran importancia de la energía mecánica. De hecho, todas las máquinas simples son un ejemplo de utilización de este tipo de energía. Es por eso que muchos científicos importantes, han hecho esfuerzos por dominar las leyes este tipo de energía. Gran parte de las fórmulas de la física, apuntan a conocer factores como: la velocidad, la aceleración, la fuerza aplicada, etcétera.
Buena parte de la tecnología actual es el resultado del estudio de fenómenos mecánicos. Por ello, entender el funcionamiento de esta energía da como resultado un mejor conocimiento del mundo que nos rodea. Sin duda, esta es una razón más que suficiente para esmerarse estudiar las características de la energía de tipo mecánico.