Energia Mecànica, Cinètica i Potencial

Què és l'Energia?

L'energia és la capacitat que té un cos per fer un treball. Com que l'energia està relacionada directament amb el treball, tots dos tenen les mateixes unitats, és a dir, en el Sistema Internacional, el Joule (J).

Hi ha molts tipus diferents d'energia: solar, hidràulica, eòlica, mecànica, cinètica, potencial gravitatòria, potencial elàstica o nuclear, per posar alguns exemples. En el nostre cas, estudiarem l'energia mecànica, la cinètica i la potencial gravitatòria.

Energia Mecànica

L'energia mecànica és la suma de l'energia cinètica més l'energia potencial.

E_m = E_c + E_p

En general, considerarem que és l'energia total que té un cos pel fet de moure's amb una certa velocitat i pel fet d'estar en una determinada posició a l'espai. Hi ha diferents tipus d'energia potencial: la gravitatòria, l'elàstica i l'elèctrica, però durant aquest curs només estudiarem l'energia potencial gravitatòria. De manera que l'energia mecànica dependrà de l'alçada a la qual es troba el cos.

Energia Cinètica

L'energia cinètica és la capacitat per fer treball que tenen els cossos pel fet de moure's. Depèn de la massa i de la velocitat del cos.

E_c = 1/2 m·v²

Un cos aturat no té energia cinètica. Un cos que es mou sempre tindrà energia cinètica positiva, encara que el cos es mogui cap a l'esquerra. Com més ràpid es mou un cos, més gran serà l'energia.

Energia Potencial Gravitatòria

L'energia potencial gravitatòria és la capacitat d'un cos per fer treball a causa de l'alçada a la qual es troba. Depèn de la massa, de l'acceleració de la gravetat i de l'alçada sobre el nivell de referència.

E_p = m·g·h

Relació entre Treball i Energia

La realització d'un treball sempre comporta la modificació d'algun tipus d'energia, per tant, podem relacionar els diferents tipus de treball amb la variació dels diferents tipus d'energia.

• El treball total serà la variació de l'energia cinètica.

W_total = ΔE_c = E_{c final} – E_{c inicial}

El treball realitzat pel pes és igual a menys la variació d'energia potencial gravitatòria.

W_p = - ΔE_p = - E_{p final} + E_{p inicial}

El treball no conservatiu és la variació d'energia mecànica.

W_nc = ΔE_m = E_{m final} - E_{m inicial}