Energía mecánica

La energía mecánica se puede definir como la capacidad de producir un trabajo mecánico, el cual posee un cuerpo, debido a causas de origen mecánico, como su posición o su velocidad. Existen dos formas de energía mecánica que son la energía cinética y la energía potencial.

Para sistemas abiertos formados por partículas que interactúan mediante fuerzas puramente mecánicas o campos conservativos la energía se mantiene constante con el tiempo:

${\displaystyle E_{mec}=E_{c}+E_{p}+E_{e}={\mbox{cte.}}\,}$.

Un pendulo simple demostrando la conservación de la energía mecánica entre la energía potencial gravitacional y la energía cinetica

Donde:

${\displaystyle E_{c}\,}$, es la energía cinética del sistema.

${\displaystyle E_{p}\,}$, es la energía potencial gravitacional del sistema.

${\displaystyle E_{e}\,}$, es la energía potencial elástica del sistema.

Es importante notar que la energía mecánica así definida permanece constante si únicamente actúan fuerzas conservativas sobre las partículas. Sin embargo,existen ejemplos de sistemas de partículas donde la energía mecánica no se conserva:

• Sistemas de partículas cargadas en movimiento. En ese caso los campos magnéticos no derivan de un potencial y la energía mecánica no se conserva, ya que parte de la energía mecánica «se transforma» en energía del campo electromagnético y viceversa.
• Sistemas termodinámicos que experimentan cambios de estado. En estos sistemas la energía mecánica puede transformarse en energía térmica o energía interna. Cuando hay producción de energía térmica, en general, existirá disipación y el sistema habrá experimentado un cambio reversible (aunque no en todos los casos). Por lo que en general estos sistemas aún pudiendo experimentar cambios reversibles sin disipación tampoco conservarán la energía mecánica debido a que la única variable conservada es la energía interna.
• Mecánica de medios continuos disipativos que involucran fluidos disipativos o sólidos anelásticos (plasticidad, viscoelasticidad, etc), que involucran la aparición de deformaciones irreversibles y por tanto disipación, aparición de calor o cambios internos irreversibles, donde la variación de entropía no es nula.