2.1.4.- La conservació de l'energia mecànica
Quan un objecte està a una certa altura es pot dir que el sistema objecte-Terra té una energia potencial deguda a la configuració del sistema. Quan aquest cau, ho fa a causa de la força d'interacció d'una de les parts del sistema, la Terra, sobre l'altre, l'objecte. En aquest cas, l'energia total del sistema es manté constant.
En el procés de caiguda lliure, l'energia potencial del sistema es transfereix produint un canvi de velocitat en l'objecte. Matemàticament es pot escriure
relació que es pot reescriure com
L'Equació 15 mostra que hi ha una quantitat associada al sistema que és manté invariable i que s'anomena energia mecànica del sistema,
Quan hi ha alguna força no associada a la configuració del sistema, com en el cas de l'elevador o quan empenyeu el cotxe, o quan hi ha algun fregament, l'Equació 15 no és aplicable. En aquests casos, el sistema guanya o perd energia. Tenint en compte aquest fet, l'Equació 15 es pot generalitzar introduint la variació d'energia causada pel treball d'aquestes forces. Aquest treball s'anomena treball no conservatiu per a diferenciar-lo del treball conservatiu realitzat per les forces, com el pes, que conserven l'energia del sistema
En el procés de caiguda lliure, l'energia potencial del sistema es transfereix produint un canvi de velocitat en l'objecte. Matemàticament es pot escriure
 |
relació que es pot reescriure com
 |
||
 |
(15) |
L'Equació 15 mostra que hi ha una quantitat associada al sistema que és manté invariable i que s'anomena energia mecànica del sistema,
 |
(16) |
Quan hi ha alguna força no associada a la configuració del sistema, com en el cas de l'elevador o quan empenyeu el cotxe, o quan hi ha algun fregament, l'Equació 15 no és aplicable. En aquests casos, el sistema guanya o perd energia. Tenint en compte aquest fet, l'Equació 15 es pot generalitzar introduint la variació d'energia causada pel treball d'aquestes forces. Aquest treball s'anomena treball no conservatiu per a diferenciar-lo del treball conservatiu realitzat per les forces, com el pes, que conserven l'energia del sistema
 |
(17) |
Exemple Resolt
Una de les grues més poderoses del món pot alçar una massa de 6000 tones fins a una altura de 12,0 m.
(a) Quina és l'energia potencial del sistema Terra-massa a aquesta altura?
(b) Si el cable que aguanta la massa es trenca, amb quina velocitat arribarà al terra des d'aquesta altura de 12,0 m?
Qüestions
35 Un grup d'operaris està pujant un moble de 80 kg a un setè pis amb ajuda d'una politja. Si quan es troba a una altura de 10 m el cable es trenca, amb quina velocitat impacta el moble amb el terra? 
36 En una pel·lícula es disposen a filmar una escena en què un cotxe ha d'estavellar-se contra una paret. Quan estan a punt de filmar l'escena, el cotxe s'avaria i, com que tenen molta pressa per filmar l'escena, decideixen elevar el cotxe per la part de darrera amb una grua i el deixaran caure. Filmant amb la càmera amb l'angle adequat, el cotxe semblarà que es mogui horitzontalment. A quina altura hauria d'elevar-se el cotxe de 800 kg per a què "xoqui amb la paret" a 100 km·h-1?
37 Un trineu llisca per una superfície horitzontal coberta de neu amb una velocitat inicial de 4 m·s-1. Si el coeficient dinàmic de fregament entre el trineu i la neu és de 0,14, quina distància recorrerà abans d'aturar-se?
38 Expliqueu, utilitzant la idea que el treball permet quantificar l'energia transferida, per què en caminar duent un llibre a les mans no es fa treball sobre aquest.
36 En una pel·lícula es disposen a filmar una escena en què un cotxe ha d'estavellar-se contra una paret. Quan estan a punt de filmar l'escena, el cotxe s'avaria i, com que tenen molta pressa per filmar l'escena, decideixen elevar el cotxe per la part de darrera amb una grua i el deixaran caure. Filmant amb la càmera amb l'angle adequat, el cotxe semblarà que es mogui horitzontalment. A quina altura hauria d'elevar-se el cotxe de 800 kg per a què "xoqui amb la paret" a 100 km·h-1?
37 Un trineu llisca per una superfície horitzontal coberta de neu amb una velocitat inicial de 4 m·s-1. Si el coeficient dinàmic de fregament entre el trineu i la neu és de 0,14, quina distància recorrerà abans d'aturar-se?
38 Expliqueu, utilitzant la idea que el treball permet quantificar l'energia transferida, per què en caminar duent un llibre a les mans no es fa treball sobre aquest.
Llicenciat sota la Creative Commons Attribution-ShareAlike 2.5 License