De acuerdo con el principio de conservación de la energía mecánica, la energía mecánica de un sistema aislado permanece constante en el tiempo, siempre que ya que el sistema está libre de fricción y otras fuerzas no conservadoras. En cualquier situación real, las fuerzas de fricción y otras fuerzas no conservadoras están presentes, pero en muchos casos sus efectos sobre el sistema son tan pequeños que el principio de conservación de la energía mecánica se puede utilizar como una aproximación justa. Aunque la energía no se puede crear ni destruir en un sistema aislado, se puede convertir en otra forma de energía.

Péndulo oscilanteEditar

En un sistema mecánico como un péndulo oscilante sujeto a la fuerza gravitacional conservadora donde las fuerzas de fricción como el arrastre del aire y la fricción en el pivote son despreciables, la energía pasa de un lado a otro entre la energía cinética y la potencial pero nunca abandona el sistema . El péndulo alcanza la mayor energía cinética y la menor energía potencial cuando está en posición vertical, porque tendrá la mayor velocidad y estará más cerca de la Tierra en este punto. Por otro lado, tendrá su menor energía cinética y su mayor energía potencial en las posiciones extremas de su oscilación, porque tiene velocidad cero y está más lejos de la Tierra en estos puntos. Sin embargo, cuando se tienen en cuenta las fuerzas de fricción, el sistema pierde energía mecánica con cada oscilación debido al trabajo negativo realizado en el péndulo por estas fuerzas no conservadoras.

IrreversibilidadesEditar

Que la pérdida de energía mecánica en un sistema siempre resulta en un aumento de la temperatura del sistema se conoce desde hace mucho tiempo, pero fue el físico aficionado James Prescott Joule quien primero demostró experimentalmente cómo una cierta cantidad de trabajo realizado contra la fricción da como resultado una cantidad definida de calor que debe concebirse como los movimientos aleatorios de las partículas que componen la materia. Esta equivalencia entre la energía mecánica y el calor es especialmente importante cuando se consideran objetos en colisión. colisión elástica, la energía mecánica se conserva; la suma de las energías mecánicas de los objetos en colisión es la misma antes y después de la colisión. Sin embargo, después de una colisión inelástica, la energía mecánica del sistema habrá cambiado. Por lo general, la energía mecánica antes de la colisión es mayor que la energía mecánica después de la colisión. En colisiones inelásticas, parte de la energía mecánica de los objetos que chocan se transforma en energía cinética de las partículas constituyentes. Este aumento de la energía cinética de las partículas constituyentes se percibe como un aumento de la temperatura. La colisión se puede describir diciendo que parte de la energía mecánica de los objetos en colisión se ha convertido en una cantidad igual de calor. Por lo tanto, la energía total del sistema permanece sin cambios aunque la energía mecánica del sistema se ha reducido.

SatelliteEdit

E Mechanical = U + K {\ displaystyle E _ {\ mathrm {mecánico}} = U + K} E mecánico = – GM mr + 1 2 mv 2 {\ displaystyle E _ {\ mathrm {mecánico}} = – G {\ frac {Mm} { r}} \ + {\ frac {1} {2}} \ mv ^ {2}}

Si el satélite está en órbita circular, la ecuación de conservación de energía se puede simplificar aún más en

E Mechanical = – GM m 2 r {\ displaystyle E _ {\ mathrm {Mechanical}} = – G {\ frac {Mm} {2r}} \}

ya que en el movimiento circular, la segunda ley del movimiento de Newton se puede tomar como

GM mr 2 = mv 2 r {\ displaystyle G {\ frac {Mm} {r ^ {2}}} \ = {\ frac {mv ^ {2}} {r}} \}