Degradación de la energía

Cuando cae una manzana

Todos sabemos que si una manzana cae del árbol permanecerá en reposo una vez que llegue al suelo, es decir, es natural que la energía potencial de la manzana en el árbol se transforme en energía cinética y después en energía térmica cuando choque con el suelo.

Pero, ¿Puede una manzana saltar, de forma espontánea, desde el suelo hasta la rama del árbol?
La respuesta, lógicamente, es que no, nadie ha visto una cosa así. Pero, de acuerdo con el Principio de Conservación de la energía esto debería ser posible.

¿Por qué no ocurre?
Porque cuando la manzana choca con el suelo la energía térmica que se produce se disipa por todo el suelo y por el aire, de forma que la manzana no puede recuperar esa energía térmica del suelo (porque ya no está ahí), transformarla en energía cinética y, por fin, en potencial y subirse a la rama del árbol.

Ejercicio 1: De nuevo el rebote

Todos sabemos que si se deja botar un balón este no bota indefinidamente como en el dibujo, sino que acaba parándose, ¿por qué?

Vamos a analizar la pregunta planteada utilizando un "applet de java" de Ángel Franco García.

En la parte izquierda del applet, se muestra mediante un diagrama de barras la energía de la pelota.  La energía cinética (en color azul) y la energía potencial (en color rojo).  La energía total de la pelota está marcada por líneas de color negro.

En la parte derecha se muestra, de forma numérica, la altura y la energía total de la pelota en cada rebote.
En la parte inferior izquierda se puede modificar el coeficiente de restitución (porcentaje de energía que recupera el balón después de chocar).


RestitucionApplet1aparecerá en un explorador compatible con JDK 1.1.


a) Dale al coeficiente de restitución el valor 1. ¿Qué ocurre con la altura del rebote? ¿Qué ocurre con la energía total? ¿Y con la energía potencial? ¿Y con la energía cinética? ¿Cuántos rebotes habría?

b) Dale el valor 0'8. ¿Qué ocurre con la altura del rebote? ¿Qué ocurre con la energía total? ¿Cuántos rebotes hay?

c) Dale el valor 0'3. ¿Qué ocurre?

d) ¿Qué ocurriría si se le diera el valor cero?

e) Dale el valor 1'05. ¿Qué ocurre? ¿Es posible?

Como has observado cada vez que el balón choca con el suelo pierde parte de su energía mecánica (cinética + potencial) porque transfiere parte de esa energía al suelo en forma de energía térmica y de energía sonora. Por eso el bote es cada vez más bajo hasta que, cuando pierde toda la energía mecánica, se para por completo.

En otras palabras, cuando los objetos entran en contacto gran parte de la energía mecánica se transforma en energía térmica (calor) que se disipa en el medio ambiente.

Principio de degradación de la energía: la energía mecánica puede transformarse íntegramente en energía térmica (calor), pero la energía térmica no puede transformarse íntegramente en energía mecánica. Esta afirmación constituye la segunda parte del principio de conservación de la energía y está presente en todos los procesos naturales.

Esto ocurre en todos los sistemas que consideremos: objetos en movimiento, engranajes de motores, colisiones entre cuerpos, etc. En todos estos casos, la energía se conserva, pues la energía térmica es, en definitiva, otra forma de energía.

Ejercicio 2: Cuando cae un elefante.

Fíjate en las animaciones y contesta a las preguntas:

a) ¿Qué está ocurriendo?

b) ¿Qué energías hay implicadas?.

c) ¿Qué transformaciones tienen lugar?

d) ¿Puede el elefante subir sin ayuda hasta la parte superior del edificio? ¿Por qué?







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