103. Problema 3 de PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
Curso de Física para el grado 4° de Educación Secundaria Obligatoria (ESO) en España.
Clase No. 103: Problema 3 de Principio de Conservación de la Energía.
Tema: Energía y Trabajo.
Video producido por Julioprofe en asociación con el proyecto educativo CIBERMATEX (http://cibermatex.net).

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 Para este problema tenemos un cuerpo de masa M que hemos dejado caer desde una altura H con relación al suelo. Aquí el cuerpo tiene velocidad 0, es decir, se deja caer libremente y aquí, es decir, justo antes de hacer impacto con el suelo, el cuerpo tiene una velocidad B. Tenemos ausencia de rozamiento y entonces vamos a deducir una expresión que nos permita encontrar esta velocidad justo antes de hacer impacto con el suelo. Entonces vamos a llamar este el instante 1 y este el instante 2 y vamos a aplicar el principio de conservación de la energía. La energía en el sitio 1 o en el instante 1 será igual a la energía en el instante 2. Entonces veamos en 1, es decir, aquí la energía que tiene el cuerpo es solamente energía potencial gravitatoria. Vamos a considerar como nivel de referencia el suelo. Entonces a partir de allí tomamos la altura. Entonces nuestro nivel de referencia es el suelo. Entonces aquí en 1 tenemos únicamente energía potencial gravitatoria. Energía cinética no tenemos porque allí el cuerpo no tiene velocidad, se encuentra en reposo. Ahora en 2 tenemos energía cinética porque el cuerpo ha ganado velocidad, perdió altura pero ganó velocidad y no tiene energía potencial gravitatoria debido a que en este sitio la altura es cero con respecto a nuestro nivel de referencia. Entonces en 2 la energía es solamente cinética. Vamos a reemplazar entonces por las fórmulas correspondientes para estos dos tipos de energía. Energía potencial gravitacional es igual a la masa por la gravedad o la altura que tenemos en 1. Energía cinética en 2 será un medio de la masa por la velocidad que tenemos en 2 elevada al cuadrado. Podemos simplificar ambos lados de la igualdad la masa. Entonces nos queda gravedad por la altura en 1, es decir, en este sitio la altura con respecto al nivel de referencia es esta h que supuestamente conocemos y esto es igual a un medio por la velocidad en 2, la velocidad que tenemos en este sitio que es v elevada al cuadrado. Esto nos queda g por h es igual a b cuadrado sobre 2. Pasamos a este 2 que se encuentra dividiendo a multiplicar al otro lado, nos queda 2 por g por h igual a b cuadrado y finalmente despejando v tenemos que es igual a la raíz cuadrada de 2 por g por h. Esta entonces es la expresión que nos permitiría calcular la velocidad con la que llega este cuerpo al suelo después de haber sido soltado desde una altura h. Vemos que la velocidad no depende de la masa del cuerpo, como vimos la masa se nos canceló en esta etapa del desarrollo. Entonces para que esta velocidad nos de en metros sobre segundo necesitamos que la gravedad esté en metros sobre segundo cuadrado y que la altura se encuentre en metros.
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