Conservación de la energía mecánica – objeto que se desliza por una pista curva
FísicaEnergía y cantidad de movimientoEdades 15–16
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Un objeto de masa m se suelta desde una altura h, baja deslizándose por una pista curva y sube por el otro lado. Las barras de energía cinética Ek, energía potencial Ep y calor por rozamiento se actualizan en cada instante junto con una gráfica en el tiempo; sin rozamiento, Ek + Ep se mantiene constante y el objeto vuelve a su altura inicial. Arrastra el objeto a cualquier punto de la pista para soltarlo de nuevo.
Lección: Energía cinética, energía potencial, energía mecánica y conservación de la energía mecánica; potencia
Qué muestra
La energía mecánica es la suma de la energía cinética Ek = ½mv² y la energía potencial gravitatoria Ep = mgh. En una pista sin rozamiento solo la gravedad realiza trabajo, así que Ek + Ep se mantiene constante: el objeto acelera al bajar, es más rápido en el fondo, donde v = √(2gh), y vuelve a subir hasta su altura inicial. Con rozamiento, el trabajo contra la fuerza de rozamiento transforma energía en calor Q, de modo que Ek + Ep + Q se conserva mientras la energía mecánica disminuye y cada pasada alcanza menos altura.
Cómo usarla
Empieza con Coeficiente de rozamiento μ = 0, pulsa Iniciar y observa cómo las barras Ep y Ek intercambian energía mientras su suma no cambia. Cambia la Masa del objeto y la Altura inicial y compara la altura alcanzada y la rapidez en el fondo. Después aumenta μ, deja activada Mostrar gráfica energía-tiempo y sigue el crecimiento de la barra Q rozam. hasta que el objeto se detiene. Arrastra el objeto por la pista para soltarlo desde otro punto.
Parámetros que puedes cambiar
- Masa del objeto 0,5–5 kg
- Altura inicial 1–10 m
- Coeficiente de rozamiento μ 0–0,5
- Mostrar gráfica energía-tiempo
Preguntas para explorar
- Con μ = 0, ¿por qué la altura alcanzada en el otro lado no depende de la masa?
- Con rozamiento, ¿cambia Ek + Ep + Q con el tiempo? ¿Qué le ocurre a Ek + Ep?
- ¿En qué punto de la pista se mueve más rápido el objeto y cómo lo explica la energía?
