Conservación de la energía mecánica – energía cinética y potencial en una pista

Qué muestra

Una bola que se mueve por una pista intercambia energía potencial gravitatoria Ep = mgh y energía cinética Ec = ½mv². Sin rozamiento solo trabaja el peso, así que la energía mecánica E = Ep + Ec se mantiene constante: la bola sube hasta su altura inicial en el otro lado y su rapidez en el punto más bajo es v = √(2gh), sea cual sea su masa. Con un coeficiente de rozamiento μ mayor que cero, parte de la energía mecánica pasa a energía térmica Q en cada recorrido, la bola sube cada vez menos y acaba parándose. El modelo usa g = 10 m/s².

Cómo usarla

Arrastra la bola a una altura inicial y pulsa Soltar bola. Pausa cerca de lo alto y del fondo de la pista y compara las barras Ep y Ec con los valores de la ecuación. Con μ = 0, comprueba que E se mantiene igual a E₀; luego aumenta μ y observa cómo crece el calor Q mientras la gráfica energía-tiempo muestra que E baja. Cambia la masa o la forma de la pista y compara la rapidez en el punto más bajo.

Parámetros que puedes cambiar

• Masa de la bola 0,1–5 kg
• Altura inicial de suelta 0,5–5 m
• Coeficiente de rozamiento μ 0–0,5
• Forma de la pista Pista en forma de cuenco (sube por ambos lados), Rampa unida a un tramo horizontal
• Mostrar gráfica energía-tiempo

Preguntas para explorar

1. ¿En qué punto de la pista es máxima la energía cinética y mínima la energía potencial?
2. Si se suelta desde 2 m sin rozamiento, ¿con qué rapidez llega la bola al fondo? ¿Depende de su masa?
3. Cuando hay rozamiento, ¿en qué forma de energía se convierte la energía mecánica perdida?