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Mis palabras
3° Secundaria (14-15 años)

Conservación de la energía mecánica

Conservation of Mechanical Energy

La energía mecánica es la suma de la potencial y la cinética, y sin fricción esa suma se mantiene constante. Cuando una montaña rusa baja desde lo alto, la potencial baja y la cinética sube en la misma medida, así que gana velocidad. La potencial es PE = mgh y la cinética KE = ½mv²; en el punto más alto PE es máxima y KE = 0, y abajo es al revés. En esta página cambia la posición y la altura para comprobar que las dos energías se intercambian y la suma se conserva.

¿Adónde va la energía?
🎢 Intuición — montaña rusa
①Una montaña rusa parte de lo alto y se acelera al bajar
②La energía potencial se convierte en cinética
③¡La energía no se pierde, solo cambia de forma!
10%
Energía potencial y cinética
⚡ Dos formas de energía mecánica
①PE: cuanto más alto, mayor → PE = mgh
②KE: cuanto más rápido, mayor → KE = ½ mv²
③h↓ → PE↓ → KE↑ (se acelera)
④h↑ → PE↑ → KE↓ (se frena)
40m
Principio de conservación
⚖️ La suma se mantiene
①Sin rozamiento ni resistencia
②PE + KE = constante
③Es el principio de conservación de la energía mecánica
④En el punto más alto: PE máxima, KE = 0
⑤En el más bajo: PE = 0, KE máxima
Resumen
Conservación
PE + KE = const → mgh + 12mv² = const
PE + KE = constante
Energía potencial
PE = mgh
masa × g × altura
Energía cinética
KE = 12mv²
½ × masa × velocidad²
🎯 Puntos clave
①PE + KE = constante (sin rozamiento)
②Arriba: mucha PE, poca KE
③Abajo: poca PE, mucha KE
④En el punto más alto v=0 → KE=0
⑤En la realidad el rozamiento se transforma en calor
Ejemplos y evaluación de unidad
Ejemplo 1
Una montaña rusa arranca, sin rozamiento, en el punto más alto. En los puntos más alto y más bajo, ¿qué ocurre con la energía potencial (PE) y la cinética (KE)?
1
En el punto más alto la altura es máxima, así que la PE es máxima, y si parte con rapidez nula entonces KE = 0.
2
En el punto más bajo la altura es cero, así que PE = 0 y la KE se vuelve máxima en la misma medida.
▸ Punto más alto: PE máxima, KE = 0 / punto más bajo: PE = 0, KE máxima
Al bajar la altura, la PE se transforma en KE y la rapidez aumenta.
Ejemplo 2
Sin rozamiento ni resistencia del aire, ¿cómo cambia la suma de la energía potencial y la cinética (la energía mecánica) mientras un objeto cae?
1
Sin rozamiento ni resistencia del aire, la KE aumenta exactamente lo que disminuye la PE.
2
Así que PE + KE, la energía mecánica, se conserva siempre con el mismo valor en cada posición.
▸ PE + KE = constante (conservación de la energía mecánica)
Sin rozamiento la energía solo cambia de forma mientras el total se conserva.
Evaluación de unidad
¿Cuál afirmación sobre la conservación de la energía mecánica es correcta?
①Cuanto más baja un objeto, mayor es su energía potencial
②Sin rozamiento, la suma de la energía potencial y la cinética es constante
③La energía cinética es máxima en el punto más alto
④Cuando aumenta la energía cinética, la energía mecánica aumenta con ella
⑤Incluso con rozamiento real, la energía mecánica se conserva
▸ ② Sin rozamiento, la suma de la energía potencial y la cinética es constante
1
Cuanto más alta es la posición, mayor es la energía potencial (① falso), y en el punto más alto la KE es cero mientras la PE es máxima (③ falso).
2
Sin rozamiento la KE sube tanto como baja la PE, por lo que la suma es constante (④ falso, la suma se conserva), y con rozamiento real la energía mecánica se convierte en calor y disminuye (⑤ falso); sin rozamiento PE + KE es constante (② correcto).
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