CientíficosGrados 10–12⏱ 20 min

Conservación de la energía

Lanza a un patinador por una rampa y mira cómo la energía pasa entre movimiento, altura y calor, sin que el total cambie.

Estándares: HS-PS3-1HS-PS3-2

1Pregúntate

Una montaña rusa no tiene motor después de la primera subida y, aun así, recorre bucles y sube más colinas. ¿De dónde saca la energía?

2Explora

Parque de patinaje de energía

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Gira el teléfono o abre esta lección en una tableta o computadora. La explicación y el cuestionario de abajo funcionan aquí.

0 m1 m2 m3 m4 m5 maltura inicial0 kJMovimiento1,45 kJAltura0 kJCalor1,45 kJTotalSillyChili
Rapidez 0 m/s Altura 2,96 m KE + PE + Calor = 1,45 kJ
Pista
Prueba esto
  • Observa las barras mientras rueda el patinador. ¿Cuándo es mayor la energía de movimiento? ¿Y la de altura?
  • Sin fricción, ¿sube alguna vez el patinador por encima de la línea de salida?
  • Activa la fricción. ¿A dónde va la energía perdida? ¿Cambia el total?
  • Cambia la masa. ¿Va más rápido o más lento? ¿Y la energía?
  • En la pista con colina en el centro, arrastra al patinador muy abajo a la izquierda. ¿Puede pasar la colina?

3Entiende

KEPE🔥SillyChili
Paso 1 de 5

La energía cambia de forma

Mientras el patinador rueda, la energía pasa una y otra vez entre energía de altura (potencial, EP) y energía de movimiento (cinética, EC). El total no cambia.

Conservación de la energía12mv2+mgh+Q=constante\htmlClass{c-red}{\tfrac{1}{2}mv^2} + \htmlClass{c-blue}{mgh} + \htmlClass{c-amber}{Q} = \text{constante}

Aquí QQ es el calor producido por la fricción. La energía no se crea ni se destruye; solo cambia de forma.

4Practica

Pregunta 1 de 5

Un patinador de 50 kg está a 2 m del suelo (g = 9,8 m/s²). ¿Cuánta energía potencial tiene?

J

5Resumen

  • La energía se conserva: cambia de forma, pero el total no cambia.
  • La energía potencial EP=mghEP = mgh depende de la altura; la energía cinética EC=12mv2EC = \tfrac12 mv^2 depende de la rapidez.
  • Sin fricción, el patinador puede volver exactamente a la altura de salida.
  • Rapidez abajo: v=2ghv = \sqrt{2gh}, no depende de la masa.
  • La fricción convierte la energía mecánica en calor.