Energía elástica
12 dic, 2011
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PRESENTACIÓN: La caída libre de una pelota convencional desde una cierta altura no alcanza en su rebote el punto de partida debido a la pérdida de energía. Si el proceso se realiza con una semiesfera de goma reversible, la energía potencial elástica acumulada al inicio se libera al chocar con el suelo de forma repentina transformándose ésta en energía cinética, sobrepasando la altura de lanzamiento inicial.
- The Energetics of Bouncing (Revisited): A Quantitative Demonstration of Energy Conversion During Bouncing, Eric Gettrust, Phys. Teach. 44, 428 (2006)
- The Sandbag Collision, Xueli Zou, Phys. Teach. 44, 448 (2006)
7 responses to "Energía elástica"
La Energía potencial elástica (Epe) es la energía acumulada en un cuerpo elástico (deformable) sometido a una fuerza de Hooke. Mientras la Energía potencial gravitatoria (Epg; la que tienen los cuerpos debido a la atracción de la masa de la Tierra) está asociada a su posición respecto al centro de la Tierra, por lo que todo objeto ubicado a cierta altura del suelo posee energía potencial.
Cuando un objeto cae al suelo, es capaz capaz de mover o deformar objetos que se encuentren a su paso. El movimiento o deformación será tanto mayor cuanto mayor sea al altura desde la cual cae el objeto.
Para una misma altura, la energía del cuerpo dependerá de su masa. Aplicando una fuerza, esta energía puede ser transferida de un cuerpo a otro y aparecer como energía cinética o de deformación. Sin embargo, mientras el cuerpo no descienda, la energía no se manifiesta: es energía potencial.
El ejemplo más claro sobre Energía potencial elástica que todos hemos probado alguna vez es cuando se salta en una cama elástica. La persona que cae desde cierta altura sobre la cama tiene inicialmente una energía potencial que irá disminuyendo progresivamente durante la caída, mientras que su energía cinética (de movimiento) irá aumentando. Al chocar contra la superficie de la cama se perderá energía cinética; los resortes de la cama se colocarán tensos. La energía cinética se ha transferido a los resortes, almacenándose en forma de energía potencial elástica. Ésta se pondrá de manifiesto rápidamente. Los resortes se descomprimirán y le comunicarán movimiento al cuerpo hacia arriba, adquiriendo cierta velocidad, es decir, energía cinética. Ésta irá disminuyendo con la altura mientras que la energía potencial irá aumentando ya que aumentará la altura del cuerpo.
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Otros dos experimentos que sirven para explicar la energía elástica cinética y potencial con distintos materiales son este, empleando gomas elásticas; y este, algo más sofisticado, empleando un muelle. Este último experimento está mucho mejor explicado, sobre todo debido a los conceptos físicos que subyacen, los cuales se detallan pormenorizadamente.
En el siguiente video explican como construir un vehículo con materiales reciclados y aprovechando la energía potencial elástica de unas gomas para que se mueva.
El uso de la semiesfera de goma reversible durante una demostración en clase es algo que no dejará indiferente al alumnado. Es una demostración fácil, rápida y poco costosa que puede resultar muy útil durante los contenidos de energía potencial, energía elástica, energía cinética y sus transformaciones.
Al final del vídeo menciona una cosa muy interesante, que es el hecho de emplearla como una especie de propulsor/catapulta. Amén de cómo emplea la semiesfera de goma al principio para calcular la energía que le hemos transmitido por el gradiente en el salto (con matices sobre esto), esta misma podría calcularse con el sistema de catapulta conocida la masa del objeto (así como el ángulo, distancia y otras variables).
Muchos objetos están diseñados específicamente para almacenar energía potencial elástica, como por ejemplo el muelle de un reloj de cuerda, un arquero que estira su arco, o un trampolín doblado justo antes de que una persona salte. Aunque cuando la deformación va más allá del límite elástico, el objeto ya no vuelve a su forma original.
É moi interesante como con obxectos cotidianos se poden explicar todo tipo de conceptos na aula facendo uso da nosa creatividade.