3.1 Principio general de conservación de la energía
Es posible obtener una expresión matemática para el principio de conservación de la energía como extensión del de la energía mecánica, teniendo en cuenta que se puede agrupar todas las fuerzas en una de las dos categorías: conservativas y no conservativas.
Actividad
Trabajo de las fuerzas no conservativas y variación de energía mecánica
Cuando sobre un sistema aislado actúan tanto fuerzas conservativas como no conservativas, se verifica que la variación de la energía mecánica es igual al trabajo realizado sobre el mismo por las fuerzas no conservativas.
En el caso de fuerzas de rozamiento, como éstas se oponen al movimiento, el trabajo será negativo y se producirá una disminución de la energía mecánica.
Asimismo, si no existen fuerzas no conservativas, su trabajo será nulo y el incremento de la energía mecánica valdrá cero, lo que muestra que esta expresión es más general que el principio de conservación de la energía mecánica.
Ejemplo o ejercicio resuelto
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La pelota que rebota
Se deja caer una pelota de baloncesto desde una altura de 3 m. Cada vez que golpea con el suelo, su velocidad disminuye un 25%. Calcula:
a) La pérdida de energía que se produce en cada rebote.
b) La altura máxima alcanzada por la pelota después de producirse el primer rebote.
AV - Pregunta de Selección Múltiple
La vagoneta que se para
Una vagoneta se desplaza horizontalmente sobre una superficie horizontal con una velocidad de 15 m/s. ¿Cuántos espacio recorrerá antes de detenerse si el coeficiente de rozamiento entre las ruedas y los raíles es de 0,35? Resuelve la situación utilizando consideraciones energéticas.
23,8 m
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30,2 m
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32,8 m
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34,6 m
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Actividad de Lectura
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En el Skate Park
Observa el simulador siguiente, con el que se pueden realizar numerosos experimentos relacionados con la conservación de la energía.
a) Selecciona la opción Intro y coloca al skater en un de los dos lados de la pista. Suéltalo y compueba hasta qué altura sube. Modifica la altura y el lado desde el que lo sueltas. ¿Qué conclusión puedes alcanzar?
b) Elige la pista que tiene un cambio de rasante entre los dos lados. ¿Varían los resultados?
c) Cambia la masa del skater (de small a large). ¿Se modifican tus conclusiones?
d) Repite las experiencias anteriores con la opción Friction, en la que hay rozamiento entre el skate y la pista. ¿Qué cambia? ¿Por qué?