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Contenido principal
Tiempo actual: 0:00Duración total:6:13

Transcripción del video

aquí tenemos una masa que está sobre una superficie sin fricción que está conectada con un resorte que a su vez está conectado a la pared lo que haremos será comprimir el resorte hasta posicionar la masa en el punto a antes de hacer esto vemos que la masa está en la posición cero así que comprimimos el resorte para dejar la masa en la posición y cuando el tiempo sea igual a cero vamos a soltar la masa pueden imaginar lo que va a pasar después con esta masa sobre una superficie sin fricción va a oscilar entre la posición y la posición - a ese movimiento lo hemos expresado aquí con esta gráfica de posición con respecto al tiempo comienza en la posición luego oscila a la izquierda hasta llegar a la posición menos a y luego oscila hacia la derecha hasta regresar a la posición a y así sucesivamente esto se repite infinitamente si estamos en un mundo sin fricción y sin resistencia al aire lo que vamos a hacer en este vídeo será pensar cómo se relaciona esto con la energía con la información que tenemos vamos a pensar en la energía potencial elástica recuerden que cuando el tiempo es cero la masa está en la posición está comprimido este es un sistema masa resorte y vamos a suponer que no hay energía que se agregue o se quite al sistema en el tiempo cero cuando está comprimido el resorte el sistema más a resorte va a tener cierta energía potencial elástica que vamos a dibujar acá qué va a pasar cuando soltemos el resorte el resorte va a empujar a la masa y la va a acelerar hacia la izquierda y justo cuando la masa pase por la posición x igual a cero que en la gráfica indica que ocurre cuando t es igual a un segundo toda la energía potencial elástica se habrá convertido en energía cinética así que la energía potencial estará acá y qué ocurre cuando la masa comienza a hacer desacelerada por el resorte y llega a la posición - y al llegar a la posición menos a qué ocurre cuando t es igual a 2 segundos volvemos a tener la máxima energía potencial elástica esto se asocia con estar en la posición menos pueden ver qué es lo que pasa aquí cuando el tiempo es igual a 3 segundos toda esa energía potencial se habrá convertido en energía cinética a los 4 segundos regresa la masa a la posición y de nuevo tenemos solamente energía potencial por lo que la gráfica de energía potencial va a lucir así noten que jamás tenemos energía negativa y qué pasa con la energía cinética ya nos hemos referido a ella pero vamos a verla con más detalle veamos cómo se comporta la energía cinética con respecto al tiempo cuando el tiempo es cero y la masa está en la posición y no hay movimiento alguno por lo que no tenemos energía cinética después la masa se acelerará conforme la energía potencial se transforma en energía cinética de manera que tendremos la máxima cantidad de energía cinética cuando la masa pasa por la posición cero la primera vez que pasa por la posición cero es cuando el tiempo es igual a un segundo así que aquí tenemos el máximo de energía cinética cuando el tiempo es igual a 2 la masa está en la posición menos a y durante ese instante la velocidad es igual a 0 por lo que no tenemos energía cinética xilográfica mos podemos ver que se intercambia la energía potencial y la energía cinética conforme la masa oscila entre la posición y la posición menos la primera vez que estudiamos la energía y la ley de la conservación de la energía vimos que si tenemos un sistema cerrado donde no agregamos o quitamos energía de dicho sistema como en este sistema mecánico que tenemos aquí donde no hay fuerzas disipador as entonces la energía mecánica se va a conservar si decimos que la energía mecánica total del sistema es igual a la energía potencial que en este caso es energía potencial elástica más la energía cinética esto debe ser constante y en efecto esto se cumple si vemos la gráfica y sumamos la energía existente en cualquier momento del tiempo es decir sumamos ambas curvas vamos a tener como resultado algo que luce así como una línea constante esta es la gráfica de la energía potencial mecánica del sistema una pregunta interesante sería ver qué pasa si tenemos fuerzas disipadores en el sistema cómo se vería esto si tenemos fuerzas disipadores como la fricción y la resistencia al aire entonces la masa comenzará en la posición a pero quizá no alcance a llegar a la posición menos sigue con menos velocidad y tampoco alcanza a regresar a la posición y cada vez recorre una menor distancia si queremos ver qué pasa en este caso con la energía del sistema la energía mecánica total del sistema va a disminuir con el tiempo a dónde va el resto de la energía pues se va a transformar en energía térmica debido a las fuerzas disipador as como la fricción y la resistencia al aire así que la energía total disminuye esto restringe la oscilación de las energías potencial elástica y cinética del sistema por ejemplo en esta situación la energía cinética se verá así donde los picos estarán restringidos por esta energía mecánica total hasta aquí llegamos en este vídeo y espero que con esto comprendan mejor cómo se relacionan entre sí la energía cinética y la energía potencial en relación con la conservación de la energía especialmente en sistemas masa resorte nos vemos en el siguiente vídeo