Fisica Mecanica

Energía potencial

La energía potencial es la energía almacenada en el objeto debido a su posición y que se puede transformar en energía cinética o trabajo, dada la explicación se puede definir como el tipo de energía mecánica asociada a la posición de un objeto.

La energía potencial se asocia con las fuerzas conservativas, cuando una fuerza conservativa como lo es la fuerza de gravedadque actúa en un objeto; la energía cinética que se gana o se pierde en el objeto es compensada por una perdida o ganancia de una cantidad igual de energía potencial. Esto ocurre siempre y cuando los elementos del sistema cambien de posición.

Se define la energía potencial como:
U=mgh
Donde
U = energía potencial
m = masa del objeto
g = aceleración de la gravedad (9.81 m/s^2 )
h =altura del objeto

Formulas utilizadas dentro de la energía potencial

Energía total
ET=K+U
Energía inicial = Energía final
ETi=ETf
Suma de la energía cinética inicial y la potencial inicial = suma de la energía cinética final y la energía potencial final.
Ki+Ui=Kf+Uf
y se llega a:
1/2 m〖v_i〗^2+mhgi=1/2 m〖v_f〗^2+mhgf
Ejemplo 1:


Considere un objeto cayendo. La fuerza de gravedadrealiza trabajo en el. Como la dirección de la fuerza de gravedad es dirección del desplazamiento, el trabajo realizado por la gravedad es positivo.
El que el trabajo sea positivo significa que la energía cinética aumentara según la pelota cae. Esto quiere decir que la velocidad y la energía cinética del objeto aumentara, la ganancia debe ser compensada por una pérdida de una cantidad igual enenergía potencial.
Esto se puede interpretar de la siguiente manera según el objeto cae, la energía cinética aumenta mientras que la energía potencial disminuye.

Ejemplo 2:
El estado mecánico de una piedra que se eleva a una altura dada no es el mismo que el que tenía a nivel del suelo: ha cambiado su posición. En un muelle que es tensado, las distancias relativas entre sus espiras aumentan. Suconfiguración ha cambiado por efecto del estiramiento. En uno y otro caso el cuerpo adquiere en el estado final una nueva condición que antes no poseía: si se les deja en libertad, la piedra es capaz de romper un vidrio al chocar contra el suelo y el muelle puede poner en movimiento una bola inicialmente en reposo.
En su nuevo estado ambos cuerpos disponen de una capacidad para producir cambiosen otros. Han adquirido en el proceso correspondiente una cierta cantidad de energía que puede ser liberada tan pronto como se den las condiciones adecuadas.



Ejemplo 3:
Un cuerpo que se encuentra a una cierta altura puede caer y provocar un trabajo o un resorte comprimido o estirado puede mover un cuerpo también produciendo trabajo.

En aplicaciones reales, este principio detransformación de energía cinética en energía potencial puede verse afectado por la fuerza de fricción que ayuda a disipar energía en forma de calor.







Tipos de energía potencial

Energía potencial gravitacional
La energía de un objeto tiene debido a su posición en el espacio recibe el nombre de energía potencial gravitacional. Es la energía mantenida por un campo gravitacional ytransferida al objeto conforme éste cae. Todo cuerpo sometido a la acción de un campo gravitorio posee una energía potencial gravitatoria, que depende solo de la posición del cuerpo y que puede transformarse fácilmente en energía cinética.
Se define la energía potencial como:
EPG=mgy
La energía potencial gravitatoria VG de una particula material de masa m situada dentro del campo gravitatorioterrestre viene dada por:
V_G (r)= GMm/r
Donde se involucran la distancia entre la partícula material del centro de la Tierra, la constante universal de la gravitación y la masa de la tierra.

Energía potencial elástica
Es la energía asociada con los materiales elásticos, otra forma común de energía potencial es la que posee un muelle cuando se comprime, al comprimir un muelle, se realiza un...