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Formula de la energia potencial

Alta energía potencial

Imagina que empujas un objeto de masa m con una fuerza constante F para que acelere con una aceleración constante a de forma que recorra una distancia s en un tiempo t. El objeto estaba inicialmente en reposo y acaba moviéndose con una velocidad v.

Como éste es el trabajo realizado sobre el objeto por la fuerza, es igual a la energía transferida al almacén de energía cinética del objeto. En otras palabras, es la energía que el objeto ha ganado porque se está moviendo, nada menos que su energía cinética: Ek = mv2.

La razón por la que es la mitad del volumen de la barra y no el volumen completo (como en el análisis incorrecto de la Primera Parte) es que estamos considerando el trabajo realizado por una fuerza constante que acelera un objeto que inicialmente está en reposo; la velocidad del objeto aumenta gradualmente desde cero a medida que la fuerza actúa sobre él. Por tanto, tarda más tiempo en recorrer la distancia s que si se moviera a velocidad constante v desde el principio.

Pero, ¿por qué "dar la vuelta a las casas" de esta manera? Exactamente por la misma razón por la que, en otros viajes, optamos por el camino menos transitado: sencillamente, porque nos gusta la vista.

Unidad de energía potencial

Energía potencialEn el caso de un arco y una flecha, cuando el arquero realiza un trabajo sobre el arco, tirando de la cuerda hacia atrás, parte de la energía química del cuerpo del arquero se transforma en energía potencial elástica en la extremidad doblada del arco. Cuando se suelta la cuerda, la fuerza entre la cuerda y la flecha realiza un trabajo sobre la flecha. La energía potencial en las extremidades del arco se transforma en energía cinética de la flecha cuando ésta emprende el vuelo.Símbolos comunesPE, U, o VSI unidadjulio (J)Derivaciones de otras magnitudesU = m ⋅ g ⋅ h (gravitatoria)

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Los tipos más comunes de energía potencial incluyen la energía potencial gravitatoria de un objeto, la energía potencial elástica de un muelle extendido y la energía potencial eléctrica de una carga eléctrica en un campo eléctrico. La unidad de energía en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el julio, cuyo símbolo es J.

El término energía potencial fue introducido por el ingeniero y físico escocés del siglo XIX William Rankine,[3][4] aunque tiene vínculos con el concepto de potencialidad del filósofo griego Aristóteles. La energía potencial se asocia a las fuerzas que actúan sobre un cuerpo de forma que el trabajo total realizado por estas fuerzas sobre el cuerpo depende únicamente de las posiciones inicial y final del cuerpo en el espacio. Estas fuerzas, que se denominan fuerzas conservativas, pueden representarse en cada punto del espacio mediante vectores expresados como gradientes de una determinada función escalar denominada potencial.

Energía potencial gravitatoria

La energía gravitatoria es la energía potencial asociada a la fuerza gravitatoria, ya que se requiere trabajo para elevar objetos contra la gravedad de la Tierra. La energía potencial debida a las posiciones elevadas se denomina energía potencial gravitatoria, y se pone de manifiesto en el agua de un embalse elevado o mantenida detrás de una presa. Si un objeto cae de un punto a otro dentro de un campo gravitatorio, la fuerza de la gravedad realizará un trabajo positivo sobre el objeto, y la energía potencial gravitatoria disminuirá en la misma cantidad.

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Consideremos un libro colocado encima de una mesa. Cuando el libro se eleva del suelo a la mesa, una fuerza externa actúa contra la fuerza gravitatoria. Si el libro vuelve a caer al suelo, la energía de "caída" que recibe el libro la proporciona la fuerza gravitatoria. Así, si el libro cae de la mesa, esta energía potencial va a acelerar la masa del libro y se convierte en energía cinética. Cuando el libro golpea el suelo, esta energía cinética se convierte en calor y sonido por el impacto.

Energía gravitatoria

La energía potencial se almacena dentro del cuerpo del objeto o materia. Sin embargo, primero debe aplicarse alguna fuerza al objeto para que pueda almacenar energía potencial. Y cuando un objeto está almacenando la energía potencial en la masa del objeto, deben estar presentes fuerzas adicionales como la fuerza elástica/gravitatoria para liberar la energía.

Podemos tomar como ejemplo el suministro eléctrico en los hogares para responder a esta pregunta. El suministro eléctrico se produce en forma de energía potencial, que más tarde se convierte en energía cinética. La energía potencial se almacena en la presa hidroeléctrica, la central eléctrica o las células solares. Si consideramos una central eléctrica, el carbón actúa como energía potencial almacenada, que se quema para convertirse en energía cinética.

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