Ejemplo de Energía Mecánica

Se sabe que la Energía es la capacidad para realizar un Trabajo. Por tanto, la Energía Mecánica es la que permite llevar a cabo un Trabajo de naturaleza Mecánica. Tiene infinidad de aplicaciones en la vida cotidiana y la industria, desde el desplazamiento de cuerpos, giro de engranajes, abertura y cierre de compuertas, por ejemplo.

Es equivalente a la suma de las Energías Cinética y Potencial, porque está dada tanto por el movimiento, como de la posición del elemento afectado por esta energía.

Y colocando las fórmulas para las Energías Cinética y Potencial, la ecuación equivale a:

Podemos expresarla también en función de la masa del cuerpo involucrado, que es el factor común:

Los seres humanos utilizamos la Energía Mecánica para interactuar con el mundo y desplazarnos en él. Ejemplos de estas interacciones son: Caminar, Trotar, Correr, Abrir puertas, Ejercitarse, Conducir un Automóvil, Transportar materiales a fuerza de brazos o con el apoyo de un carrito.

Transformación y Aplicaciones de la Energía Mecánica

A nivel Industrial, la Energía Mecánica es la que manipula las piezas y engranajes que realizan las tareas clave de las etapas de un proceso. En las operaciones como Trituración, Molienda, Tamizado, Filtración Centrífuga, Transporte de Materiales, la Energía Mecánica es el factor que lo inicia todo. Pero para que haya Energía Mecánica, debe haber diversos tipos de energía como precursores.

Energía Eléctrica: Si se induce un campo eléctrico al embobinado de un motor, éste comenzará a girar, lo que será la primera manifestación de la Energía Mecánica; esta se va a comunicar a un eje, o a un engranaje, que a su vez colaborará en el desarrollo de la operación. Por ejemplo, en un elevador de cangilones, un motor comunica el movimiento a una cadena, parecida a la de una bicicleta pero en mayores dimensiones. Los cangilones son pequeños cajones llenos de material que serán transportados para llevarlo a otro sitio del proceso. La Energía Mecánica será equivalente a la Energía Eléctrica aplicada al motor, pero excluyendo las pérdidas por fricción y calentamiento en el transcurso.

Energía Química: En una planta termoeléctrica, la quema de un combustible, usualmente Combustóleo, genera el suficiente calor en una caldera para generar vapor sobrecalentado. El vapor sobrecalentado viajará por la red de vapor de la planta, y será distribuido para chocar con una serie de turbinas. La Energía Mecánica es instantánea, portada por el vapor, y se disipa en el empuje a las turbinas. Estas participarán en la generación de corriente eléctrica para abastecer a una comunidad. La Energía Mecánica aplicada en las turbinas es equivalente a la de flujo del vapor Sobrecalentado, descartando las pérdidas por fricción en la tubería de vapor.

Energía Eólica: Un campo eólico, que consta de una extensión donde está situada una serie de mástiles con hélices o “molinos de viento”, recibe la Energía que son capaces de generar las grandes masas de aire en movimiento. El viento de gran velocidad impacta contra las hélices, cuyo diseño permitirá que giren, y ahí se descubre el nacimiento de la Energía Mecánica. Esta nueva energía permite la generación de electricidad que será dirigida a los poblados más cercanos. Es una de las energías más limpias que se pueden aprovechar.

Energía Radiante: El sol aporta una vasta cantidad de energía que puede ser captada a través de paneles solares. Gracias a la energía Radiante del Sol, los paneles generarán y almacenarán electricidad para abastecer un hogar o una planta de producción. La electricidad de la que se habla alimentará electrodomésticos, como licuadoras, batidoras, ventiladores, o aparatos empleados en una maquiladora, como las máquinas de coser. Todos los anteriores dependen de Energía Mecánica para realizar su tarea, funcionando previamente con Energía Eléctrica.

Ejemplos de cálculo de Energía Mecánica

1.- Un automóvil se desplaza a 15 m/s. Tiene una masa de 1200 Kg, y se encuentra a 10 m sobre el nivel del mar. Calcular su Energía Mecánica.

Solución: Se van a sustituir los datos en la fórmula, cuidando que las unidades que se manejen pertenezcan al mismo sistema, que en este caso será el Sistema Internacional de Unidades.

2.- Un corredor de 65 Kg lleva una velocidad de 70 Km/hora. Se encuentra a 5 metros del suelo en una pista trazada sobre una plataforma. Calcular su energía mecánica.

Solución: Primero se deben de hacer las conversiones de unidades necesarias para ajustarse al sistema mKs (metro, Kilogramo, segundo).

Ahora sustituiremos valores en la ecuación de Energía Mecánica:

3.- Un teleférico se desplaza por encima de una ciudad. Su masa total con las personas a bordo es de 1912 Libras. Va a una velocidad de 20 Km /hora, a una altura de 0.1 millas. Calcular la energía mecánica implicada en su movimiento.

Solución: Deben hacerse las conversiones de unidades necesarias para ajustarse al sistema mKs (metros, Kilómetros, segundos).

Ahora sustituiremos valores en la ecuación de Energía Mecánica