La energía mecánica, E_m, es la suma de la energía cinética, E_c, y de la energía potencial, E_p, por lo que puedes escribir que E_m = E_c + E_p.

De esta forma, si no comunicas energía al sistema (empujando al objeto que se mueve) ni se la quitas (frenándolo, por ejemplo) la energía mecánica de un sistema se conserva, es decir, permanece constante.

Observa la siguiente simulación. Corresponde a un cuenco muy pulido (debes fijar rozamiento cero) y a una bolita que se deja caer desde una determinada altura. ¿Cómo se mueve la bolita en el cuenco semiesférico?

Comienza poniendo a cero el coeficiente de rozamiento, y deja la posición inicial en un ángulo de 60º. Pulsa Empieza y observa el movimiento de la bolita: en el punto más alto del recorrido, su energía cinética es cero y toda la energía mecánica está almacenada en forma de energía potencial. Conforme desciende, disminuye la energía potencial y aumenta la energía cinética, al ir adquiriendo progresivamente velocidad. En el punto más bajo de la trayectoria, toda su energía potencial se ha transformado en energía cinética.

Pero continúa su movimiento, ascendiendo por la rampa circular, hasta que llega al punto más alto, en el que instantáneamente se detiene: justo en ese momento, toda la energía cinética se ha vuelto a transformar en potencial, y como no ha perdido nada llega a la misma altura desde la que se dejó caer, 60º. ¡Y ese movimiento continuaría así indefinidamente, ya que la energía mecánica se conserva!

Fíjate en que en cualquier punto del recorrido, la suma de ambas energías, potencial y cinética, permanece constante.

¿Qué sucede cuando hay rozamiento? La bola debe gastar energía para moverse venciendo el rozamiento con la superficie de apoyo; por tanto, va perdiendo energía y cada vez llega a un altura menor, hasta que acaba deteniéndose. La energía perdida por rozamiento se transforma en calor, que en parte absorbe la bola aumentando su temperatura.

Ahora puedes experimentar con diferentes alturas iniciales y con otros coeficientes de rozamiento. ¿Eres capaz de predecir lo que va a suceder en cada caso?

La montaña rusa

En este simulador de montaña rusa puedes ver cómo varían las energías potencial y cinética conforme las vagonetas se desplazan, atravesando incluso un looping, de forma que su suma es constante.