La física moderna se basa en diversos principios fundamentales que explican el comportamiento de los cuerpos y sus interacciones. Entre los más importantes se encuentran los teoremas de la energía y la cantidad de movimiento, que permiten describir y predecir fenómenos de la naturaleza en situaciones tanto estáticas como dinámicas. Por ello, en este artículo de SEAS vamos a explorar algunos de estos teoremas, ilustrándolos con ejemplos prácticos para facilitar su comprensión. ¡Vamos allá!
El teorema de la conservación de la energía
El principio de conservación de la energía establece que la energía total de un sistema aislado se mantiene constante a lo largo del tiempo, aunque pueda transformarse de una forma a otra. Este teorema es uno de los pilares de la física clásica y se aplica tanto en la mecánica como en otros campos como la termodinámica.
Por ejemplo, imaginemos un péndulo que oscila de un lado a otro. En el punto más alto de su trayectoria, toda la energía del sistema es potencial, es decir, está almacenada en la posición elevada del péndulo. A medida que el péndulo desciende, esa energía potencial se convierte en energía cinética, que es la energía asociada al movimiento. En el punto más bajo de su recorrido, toda la energía es cinética. Sin embargo, la energía total (potencial + cinética) se mantiene constante, salvo por pérdidas debido a la fricción o la resistencia del aire.
El teorema de la conservación de la cantidad de movimiento
Otro teorema de la energía y la cantidad de movimiento es la de la conservación de la cantidad de movimiento. La cantidad de movimiento de un objeto es un concepto fundamental en la mecánica clásica y se define como el producto de su masa y su velocidad. El teorema de conservación de la cantidad de movimiento establece que, en un sistema cerrado sin fuerzas externas, la cantidad de movimiento total se conserva.
Para ilustrarlo con un ejemplo, supongamos dos patinadores en línea sobre una superficie sin fricción. Si uno de ellos empuja al otro, ambos patinadores se moverán en direcciones opuestas. Aunque las velocidades de los patinadores cambian debido a la interacción, la cantidad de movimiento total antes y después del empuje sigue siendo la misma. Es decir, si el patinador A tiene una masa mayor que el patinador B, su velocidad será menor después del empuje, mientras que la velocidad del patinador B aumentará, pero el producto de la masa y la velocidad será el mismo para el sistema total.
El teorema de trabajo y energía
Para terminar, el teorema de trabajo y energía establece que el trabajo realizado sobre un objeto es igual al cambio en su energía cinética. Es una forma de expresar cómo una fuerza aplicada a un cuerpo cambia su movimiento. Este teorema es fundamental para entender cómo las fuerzas afectan a la energía de un sistema.
Por ejemplo, imaginemos que empujamos un coche estacionado para hacerlo avanzar. La fuerza aplicada al coche realiza un trabajo sobre él, que se traduce en un aumento en la energía cinética del coche. La cantidad de trabajo realizada es igual a la diferencia entre la energía cinética final y la energía cinética inicial del automóvil. Si el coche comienza en reposo, la energía cinética inicial es cero, por lo que el trabajo realizado es igual a la energía cinética adquirida por el coche mientras se mueve.
Estos teoremas de la energía y de la cantidad de movimiento son fundamentales para describir y entender los sistemas físicos, desde el movimiento de planetas hasta las interacciones cotidianas de los objetos en nuestro entorno. En el caso de que quieras formarte más sobre ello, puede que te interese el Máster de Formación Permanente en Diseño Mecánico y Producción con CAD-CAM-CAE de SEAS. ¡Échale un vistazo!
Si te ha gustado este interesante artículo, te animamos a seguirnos también en nuestras redes sociales o leer más artículos en nuestro blog. Igualmente, también puedes visitar nuestra web, para conocernos un poco más y ver nuestra oferta formativa de informática, automatización, logística, mantenimiento y otras áreas.
SEAS es el centro de formación online del Grupo San Valero, especializado en el ámbito técnico, industrial y de empresa. Visita www.seas.es para consultar nuestra oferta formativa de cursos y másteres. Formación profesional para el empleo de calidad y accesible para todos.
