Trabajo y energía
Existe una profunda relación entre la fuerza y la energía potencial. Esta relación tiene una útil representación gráfica que nos ayudará a entender mejor la energía potencial del muelle-masa y, en el capítulo 3, la energía potencial asociada al enlace entre átomos.
A continuación se representa gráficamente la energía potencial de un sistema muelle-masa frente a la cantidad de deformación del muelle. Como se ha explicado anteriormente, se trata de una relación de segundo grado o parabólica. En la figura están marcadas las posiciones en las que la fuerza ejercida por el muelle tiene el mayor y el menor valor. Si se tira o se empuja hasta algún valor de la posición y, ¿qué sabemos de la fuerza de restitución del muelle?
Sabemos intuitivamente que el muelle intentará volver a su forma original, es decir, que tenderá a volver a la deformación cero. ¿Cómo podemos confirmar nuestras intuiciones a partir de la gráfica? Para responder, introduciremos la conexión entre fuerza y energía potencial.
El signo menos significa que si la pendiente es positiva, la fuerza está hacia la izquierda, y viceversa. Esto debería tener sentido, porque dice que la fuerza tratará de empujar el objeto hacia un potencial más bajo. Si fuera al revés, ¡los muelles se estirarían espontáneamente y los planetas volarían unos de otros!
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Energía potencialEn el caso de un arco y una flecha, cuando el arquero realiza un trabajo sobre el arco, tensando la cuerda, 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 cantidadesU = m ⋅ g ⋅ h (gravitacional)
Los tipos más comunes de energía potencial incluyen la energía potencial gravitacional de un objeto que depende de su masa y de su distancia al centro de masa de otro 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, que tiene el símbolo 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 manera 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
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TrabajoUn lanzador de béisbol realiza un trabajo positivo sobre la pelota al aplicarle una fuerza a lo largo de la distancia que se desplaza mientras está en su agarre.Símbolos comunesUnidad del SIJulio (J)Otras unidadesPie-libra, ErgEn unidades base del SI1 kg⋅m2⋅s-2Derivaciones de otras cantidadesW = F ⋅ s
En física, el trabajo es la energía que se transfiere a o desde un objeto mediante la aplicación de una fuerza a lo largo de un desplazamiento. En su forma más sencilla, se suele representar como el producto de la fuerza por el desplazamiento. Se dice que una fuerza realiza un trabajo positivo si (cuando se aplica) tiene una componente en la dirección del desplazamiento del punto de aplicación. Una fuerza realiza un trabajo negativo si tiene una componente opuesta a la dirección del desplazamiento en el punto de aplicación de la fuerza[1].
Energía mecánica
La energía de la Fuerza era la Fuerza cuando no era utilizada directamente por los orgánicos, sino que estaba contenida en objetos o se manifestaba como energía pura y bruta. Antes de los albores de la Antigua República, el Sabueso de la Fuerza Xesh utilizó una ráfaga de energía de la Fuerza para dañar el núcleo de poder del Devorador.
El Infante de Shaa y el Cetro de Ragnos eran estos objetos que almacenaban la Fuerza. La energía de la Fuerza podía usarse como arma directa, como a través del Cetro de Marka Ragnos, o podía liberarse como una explosión que causara un gran daño físico, como a través del Infante de Shaa.
Los sensibles a la Fuerza extremadamente poderosos podían recurrir a la reserva infinita de la Fuerza y utilizar su poder para atacar físicamente a los enemigos. Luke Skywalker y Leia Organa Solo fueron capaces de hacer esto para destruir a Marvid y Craitheus Qreph, y el poder de Darth Sidious se había vuelto tan grande después de su renacimiento, que era capaz de herir a varios asaltantes con una ráfaga continua de energía. En el 11 ABY, durante la Batalla de Onderon, Palpatine utilizó la energía de la fuerza para herir mortalmente al Caballero Jedi Empatojayos Brand y matar a Rayf Ysanna tras ser subestimado por el joven Jedi.
