Nos encontramos rodeados de energía; la energía mecánica es uno de los tipos de energía más importantes debido a su uso y funcionamiento ya que surge de la velocidad de un objeto o de la posición en la que este se encuentre, lo que quiere decir que prácticamente cualquier cuerpo puede utilizar energía mecánica o sentir sus efectos.
Qué es la Energía Mecánica
La energía mecánica es aquella a la que un cuerpo, objeto o sistema siente u obtiene gracias a la velocidad de un movimiento cualquiera o gracias a su posición específica, y además puede producir a su vez algún tipo de trabajo mecánico. Podríamos decir que es una combinación que involucra a la energía cinética, la energía potencial, y la energía elástica de un objeto.
Este tipo de energía es capaz de conservar en los campos de recepción y en los que conforman las partículas de acción netamente mecánica, lo que le da la posibilidad de mantenerse así durante el tiempo gracias a la fórmula de esta energía. ¿Excepciones? Sí, cuando existen sistemas de partículas cargadas con algún tipo de movimiento, ya que de esta manera la energía se transforma en energía electromagnética, o si hablamos de un sistema termodinámico que atraviesan cambios de estado, la energía mecánica terminaría siendo energía térmica.
Este tipo de energía es utilizada con frecuencia para llevar a cabo trabajos sumamente puntuales, o para poder convertirla en otras formas de energía, así como lo sería la energía hidráulica que aprovecha toda la energía potencial de una caída de agua.
También podemos ver un ejemplo de esto en la energía eólica, la cual aprovecha la energía cinética producida por la fuerza del viento, o como lo sería el caso de la energía mareomotriz, en la que se aprovecha la energía cinética producida por el mar.
Fórmula de la energía mecánica
Como ya hemos definido en la parte anterior, la energía mecánica es la suma total que existe entre la energía potencial y la energía cinética. La energía potencial puede obtenerse gracias a la posición que tiene el cuerpo u objeto, y la energía cinética se obtiene gracias al movimiento que tiene o mantiene el mismo.
Es importante resaltar que si un cuerpo se encuentra en movimiento, la energía potencial tendría un valor de cero, y si por el contrario, el cuerpo está en reposo entonces la energía cinética tendría un valor igual a cero.
Em = Ec + Ep
Ém = ½ MV² + MGH
En esta ecuación Em es la energía mecánica o el valor a calcular, Ec sería el valor de la energía cinética, Ep vendría siendo el valor de la energía potencial.
La M es igual a la masa de un cuerpo, V es la velocidad que tiene el cuerpo, y H vendría siendo la altura que tiene el cuerpo. G es la aceleración de gravedad (9,8 m/s²).
Principio de Conservación de la Energía Mecánica
Este es uno de los principios sobre los cuales se basa la mecánica clásica o newtoniana, por lo que es uno de los conceptos más sencillos e importantes de la física, ya que debe aplicarse a la resolución de problemas de la vida diaria, y que afectan de forma directa todas las actividades realizadas en el planeta Tierra y el espacio.
Esta es una idea que solo puede aplicarse si es que la energía mecánica se considera constante, lo que quiere decir que en una situación llena de problemas donde no hay una fuerza disipativa, como por ejemplo el roce, quiere decir que entonces la energía mecánica quedaría constante, en este caso simplemente habría transformaciones, pero la suma siempre será la misma.
Técnicamente, este principio establece que la cantidad total de la energía de un sistema físico aislado que no tiene interacción con algún otro sistema, tendrá que permanecer siempre igual, a excepción de cuando se transforme en otro tipo de energía.
Este principio establece que la energía no puede crearse ni destruirse en el universo (toda la energía y materia ya está creada), sino que solo puede transformarse en otras energías de igual magnitud, como en el caso de la energía eléctrica, que puede transformarse en energía lumínica, si se hace uso de bombillos, o en energía calórica si se utilizan resistencias (que a su vez pueden convertirse en luz).
Características de la Energía Mecánica
Aunque la energía mecánica es una fuerza inconfundible, igualmente cuenta con características que la hacen diferenciarse de las demás energías. Estas son las principales características de la energía mecánica:
- La energía mecánica es la sumatoria que existe entre la energía potencial y la energía cinética
- Tiene la capacidad de actuar como regulador y generador de otros tipos de energía, como lo serían la energía eólica, la energía mareomotriz, y la energía hidráulica
- Esta energía es prácticamente una propiedad de los cuerpos, ya que gracias a ella se pueden realizar los movimientos de los objetos
- Se sabe que al hacer uso de dos tipos de fuerzas posee propiedades de ambas, como la elasticidad o desplazamiento, y la fuerza de la gravedad
- Es una de las tantas formas de energía que poseen los cuerpos totalmente capaces de ejercer movimientos en otros objetos
- Esta energía implica algún tipo de acción de la energía cinética o de la energía potencial, dependiendo de la condición o del estado en la que el cuerpo se halle
- Las energías que componen a la energía mecánica se encuentran enteramente relacionadas. Cuando un objeto está en estado de reposo, la energía potencial alcance su tope máximo y la energía cinética se mantienen en cero
Cómo se obtiene la Energía Mecánica
Este es un tipo de energía que se produce por algún tipo de trabajo de un cuerpo cualquiera, sin embargo, también puede ser transferida de un cuerpo a otro. Podemos afirmar con total seguridad que esta energía es la suma de a energía cinética que se produce cuando un cuerpo entra en movimiento, en combinación de la energía potencial del tipo elástica y/o gravitatoria.
Esto quiere decir que el proceso por el cual se forma esta energía es gracias a la interacción de los cuerpos con relación a la posición que posee cada uno de ellos.
Prácticamente todos los procesos creados por el hombre para generar energía de algún tipo, involucra el uso intrínseco de energía mecánica, sobre todo si estos procesos usan aparatos giratorios o se aprovechan del peso gravitatorio.
Ventajas de la Energía Mecánica
- Este es un tipo de energía sumamente económico
- Su uso es capaz de disminuir el empleo de mano de obra
- Es una energía capaz de producir más fuerza que la fuerza manual (aunque la fuerza humana también es una forma de energía mecánica, tomando en cuenta las leyes de la física newtoniana)
- Esta es una fuente de energía totalmente autónoma
- Afecta positivamente la forma en la que se hacen las tareas, lo cual disminuiría el trabajo de tipo manual, e incluso podría anularlo en otros casos
- Se sabe que la fuerza animal terminó siendo sustituida por la energía generada por máquinas (aunque al igual que la fuerza humana, todas se pueden considerar como energía mecánica)
- Tan solo depende de ella misma para generar algún tipo de potencia
- Usando esta energía se pueden agilizar los procesos en donde se emplearía una gran cantidad de fuerza humana
- Es un tipo de energía a la que se tiene un fácil acceso
- Al usarla se puede notar que es muy versátil y que está destinada a diferentes aplicaciones y usos
- El uso de las máquinas ha disminuido los riesgos en el campo laboral y se han reducido en gran medida los accidentes en este ámbito
Desventajas de la Energía Mecánica
- El mantenimiento de las máquinas es algo costoso
- Los equipos utilizados para producir esta energía son muy pesados
- Debido a que el mundo de hoy se actualiza rápidamente, las máquinas pueden quedar obsoletas con el paso del tiempo
- Los equipos mecánicos pueden presentar un peligro para el personal no capacitado
- Existe un gasto importante en el mantenimiento de las máquinas que trabajan con esta energía
- Hay muchos riesgos en cuanto a su uso y manejo
- Es muy difícil trasladar las máquinas de un punto a otro debido a su peso
- Solo pueden ser manejadas por personal capacitado
- La transmisión de la energía mecánica a largas distancias es sumamente complicada
- Las fallas que presentan estas máquinas suelen ser continuas y generan gastos por reparaciones y sustitución
- Generan un mayor desgaste a nivel térmico.
