MAGNETISMO NATURA

Energía potencial

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Energía potencial
En un sistema físico, la energía potencial es la energía
que mide la capacidad que tiene dicho sistema para
realizar un trabajo en función exclusivamente de su
posición o configuración. Puede pensarse como la
energía almacenada en el sistema, o como una medida
del trabajo que un sistema puede entregar. Suele
abreviarse con la letra o
.
Laenergía potencial puede presentarse como energía
potencial gravitatoria, energía potencial electrostática, y
energía potencial elástica.
Más rigurosamente, la energía potencial es una
magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas (o
como en elasticidad un campo tensorial de tensiones).
Cuando la energía potencial está asociada a un campo
de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo endos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la
fuerza para cualquier recorrido entre B y A.

Energía potencial asociada a campos
de fuerzas

Los carros de una montaña rusa alcanzan su máxima energía
potencial gravitacional en la parte más alta del recorrido. Al
descender, ésta es convertida en energía cinética, la que llega a ser
máxima en el fondo de la trayectoria (y la energíapotencial mínima).
Luego, al volver a elevarse debido a la inercia del movimiento, el
traspaso de energías se invierte. Si se asume una fricción
insignificante, la energía total del sistema permanece constante.

La energía potencial puede definirse solamente cuando
la fuerza es conservativa. Si las fuerzas que actúan
sobre un cuerpo son no conservativas, entonces no se
puede definir laenergía potencial, como se verá a
continuación. Una fuerza es conservativa cuando se cumple alguna de las siguientes propiedades:
• El trabajo realizado por la fuerza entre dos puntos es independiente del camino recorrido.
• El trabajo realizado por la fuerza para cualquier camino cerrado es nulo.
• Cuando el rotacional de la fuerza es cero.

Se puede demostrar que todas las propiedades sonequivalentes (es decir, que cualquiera de ellas implica la otra). En
estas condiciones, la energía potencial se define como:

Si las fuerzas no son conservativas no existirá en general una manera unívoca de definir la anterior integral. De la
propiedad anterior se sigue que si la energía potencial es conocida, se puede obtener la fuerza a partir del gradiente
de U:

También puede recorrerse elcamino inverso: suponer la existencia una función energía potencial y definir la fuerza
correspondiente mediante la fórmula anterior. Se puede demostrar que toda fuerza así definida es conservativa.
La forma funcional de la energía potencial depende de la fuerza de que se trate; así, para el campo gravitatorio (o
eléctrico), el resultado del producto de las masas (o cargas) por una constantedividido por la distancia entre las
masas (cargas), por lo que va disminuyendo a medida que se incrementa dicha distancia.

Energía potencial

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Energía potencial gravitatoria
La energía potencial gravitatoria es la
energía asociada con la fuerza
gravitatoria. Esta dependerá de la
altura relativa de un objeto a algún
punto de referencia, la masa, y la
fuerza de la gravedad.
Porejemplo, si un libro apoyado en
una mesa es elevado, una fuerza
externa estará actuando en contra de la
fuerza gravitacional. Si el libro cae, el
mismo trabajo que el empleado para
levantarlo, será efectuado por la fuerza
gravitacional.

La fuerza gravitatoria mantiene a los planetas en órbita en torno al sol.

Por esto, un libro a un metro del piso
tiene menos energía potencial que otro ados metros, o un libro de mayor masa a la misma altura.
Si bien la fuerza gravitacional varía junto a la altura, en la superficie de la Tierra la diferencia es muy pequeña como
para ser considerada, por lo que se considera a la aceleración de la gravedad como una constante ( 9,8 m/s2) en
cualquier parte. En cambio en la luna, cuya gravedad es muy inferior, se generaliza el valor de 1,66 m/s2...