Energía potencial gravitacional a energía mecánica: cómo convertir, cuándo, dónde, ejemplos y hechos

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Cualquier objeto en reposo que posea energía debido a su posición bajo la influencia de la fuerza gravitatoria se denomina energía potencial gravitacional.

A partir de la ley de conservación de la energía, la conversión de la energía potencial gravitacional en energía mecánica implica acelerar el cuerpo estacionario para realizar un trabajo. Entonces, en esta publicación, conocerá más sobre la conversión de energía potencial gravitatoria en energía mecánica y los hechos.

El trabajo mecánico puede ser en forma de energía cinética o potencial.

¿Cómo se relacionan el potencial gravitacional y la energía mecánica?

La primera ley de la termodinámica describe cómo la energía puede transformarse de una forma a otra. es suficiente para conocer la relación entre la energía potencial gravitatoria y energía mecánica.

La masa del objeto ya qué altura se coloca el objeto sobre el nivel del suelo describe la energía potencial gravitacional. Cuando la masa y la altura del objeto aumentan, la energía potencial gravitatoria sobre el objeto es mayor; cuando se suelta desde una altura máxima, la velocidad adquirida por el objeto será mayor; por lo tanto, la energía mecánica también es más.

Esto significa que la energía potencial gravitatoria y la energía mecánica poseen una relación de proporcionalidad lineal.

¿Cómo se convierte la energía potencial gravitatoria en energía mecánica?

El teorema de trabajo-energía siempre especifica el trabajo mecánico realizado en el sistema al transformar la energía. Usando este principio, la energía potencial gravitatoria se convierte en energía mecánica.

Los objetos en el aire poseen la máxima energía gravitacional almacenada dentro del objeto. Cuando se hace caer, la energía almacenada se libera y está lista para trabajar adquiriendo energía mecánica.

Archivo:Caída del cuerpo.svg - Wikimedia Commons energía potencial gravitacional a energía mecánica
cuerpo cayendo conversión de energía potencial gravitatoria a la energía mecánica
Créditos de las imágenes: Wikimedia commons

¿Cuándo se convierte la energía potencial gravitacional en energía mecánica?

Cualquier objeto no se mueve hasta que alguna fuerza externa los activa.

Supongamos que un objeto se mantiene a cierta altura; el objeto posee la máxima energía potencial gravitacional. Si se ejerce alguna fuerza externa sobre ellos, comenzarán a caer liberando su energía potencial almacenada por la gravedad. El objeto que cae posee energía cinética.

La energía cinética adquirida por el objeto es el trabajo ejercido sobre el objeto, por lo tanto, conversión de energía potencial gravitatoria a la energía mecánica.

¿Dónde se convierte la energía potencial gravitacional en energía mecánica?

El potencial gravitacional aumenta a medida que aumenta la altura. Entonces, cuando el objeto se mantiene a la altura máxima, hay más posibilidades de obtener la máxima energía mecánica.

A medida que aumenta la altura, aumenta la gravedad que tira del objeto hacia abajo. Este aumento en el ejercicio de la gravedad sobre el objeto hace que se aceleren ganando energía cinética. Un aumento en la velocidad hace que el objeto transfiera su energía potencial almacenada. Esta energía potencial transferida es energía mecánica.

Fórmula de energía potencial gravitatoria a Energía mecánica

Cuando la conversión de potencial gravitatorio energía a mecánica se produce energía, el cuerpo comienza a moverse, poseyendo energía cinética. La suma de esta energía cinética y la energía potencial gravitacional es la energía mecánica que posee el cuerpo.

La ecuación U=mgh da la energía potencial gravitatoria de un cuerpo, donde m es la masa del cuerpo, g es la fuerza gravitatoria y h es la altura.

La energía cinética viene dada por K=1/2mv2 donde m es la masa y v es la velocidad. La energía mecánica debida a la energía potencial gravitacional viene dada por

E=U+K; esta expresión describe la relación entre la energía potencial gravitacional y la energía mecánica.

Energía potencial gravitatoria a Eficiencia energética mecánica

La eficiencia de convertir la energía potencial gravitacional en energía mecánica implica una cantidad muy pequeña de energía gravitatoria para realizar el máximo trabajo. La fórmula se da de la siguiente manera;

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Esalir es la energía convertida, y Ein es la forma inicial de energía.

Ya que la energía mecánica no es más que la suma de la energía potencial cinética y gravitacional, que también se conoce como energía total del sistema. Entonces la ecuación se puede escribir como

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Ejemplos de energía potencial gravitacional a energía mecánica

cascadas

Antes de caer de un acantilado, el agua posee energía potencial gravitacional; al caer, posee energía cinética. La suma de estas dos energías que posee el agua es energía mecánica.

bola de demolición

La bola de demolición se utiliza para demoler los grandes edificios. A la altura del suelo, la pelota tiene energía potencial gravitacional; hace el trabajo mecánico en el edificio cuando se cae.

Frutas maduras en el árbol

Una fruta madura antes de caer posee energía potencial gravitatoria. Cuando está a punto de caer, la energía potencial se convierte en energía mecánica.

Montaña rusa

Un paseo en montaña rusa combina energía potencial gravitatoria y cinética energía. Se realiza algún trabajo mecánico en la silla del automóvil, que es responsable del movimiento del automóvil.

Péndulo

El péndulo posee energía potencial gravitatoria antes de oscilar. Esta energía se convierte en energía mecánica cuando comienza a oscilar.

pesos levantados

Debido a la altura, un peso elevado posee energía potencial gravitatoria. Cuando se tira hacia abajo, la energía mecánica entra en acción.

vuelo de avion

Los aviones pueden volar eficientemente en el cielo debido a la conversión de energía potencial gravitatoria en energía mecánica.

Rueda de la fortuna

El levantamiento y la caída de la cabina de la rueda de la fortuna se deben a la conversión de energía potencial gravitatoria en energía mecánica.

pelota rebotada

Cuando una pelota rebota a cierta altura, posee energía potencial gravitacional. Mientras rebota, la velocidad de la pelota aumenta al convertirla en energía mecánica.

Columpios

Mientras juegan columpios, todos experimentan la máxima velocidad mientras se mueven desde una mayor altura hacia el nivel del suelo. Esto se debe a la conversión de energía potencial gravitatoria en energía mecánica.

Vehículos en la cima de la colina.

Si estaciona sus vehículos en la cima de la colina, tiene la máxima energía potencial gravitacional. Esto se convierte en energía cinética mientras se mueve hacia abajo. La acción de la energía cinética es llevada a cabo por la energía mecánica.

Turbinas hidráulicas

El agua que cae desde cierta altura hace que la turbina gire. Inicialmente, el agua posee energía potencial gravitacional, que trabaja en la turbina para realizar una acción mecánica.

Balanza

La acción de equilibrio de la báscula tradicional implica la conversión de energía potencial gravitatoria en energía mecánica.

Toboganes en el parque

Debido a la virtud de la altura, el niño en la parte superior del tobogán posee energía potencial gravitacional. A medida que se desliza hacia abajo, comienza a acelerar, que es la forma de energía mecánica.

Gravitron

Un gravitrón funciona con la fuerza centrífuga y el principio de gravedad cero empleado en un parque de diversiones. Cuando el gravitón comienza a acelerarse, la energía potencial gravitacional se convierte en energía mecánica para realizar un trabajo y evitar que la persona caiga.

Conclusión

A partir de esta publicación, sabemos que la conversión de energía potencial gravitatoria en energía mecánica se produce mediante la producción de energía cinética.

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