Preguntas sobre la energía potencial gravitacional
Subir escaleras y levantar objetos es un trabajo tanto en el sentido científico como en el cotidiano: es un trabajo realizado contra la fuerza gravitatoria. Cuando hay trabajo, hay una transformación de energía. El trabajo realizado contra la fuerza gravitatoria se convierte en una importante forma de energía almacenada que exploraremos en esta sección.
La energía potencial gravitatoria puede convertirse en otras formas de energía, como la energía cinética. Si liberamos la masa, la fuerza gravitatoria realizará una cantidad de trabajo igual a mghmgh tamaño 12{ ital “mgh”} {} sobre ella, aumentando así su energía cinética en esa misma cantidad (por el teorema trabajo-energía). Nos resultará más útil considerar sólo la conversión de PEgPEg tamaño 12{“PE” rSub { tamaño 8{g} } } {} a KEKE tamaño 12{“KE”} {} sin considerar explícitamente el paso intermedio del trabajo. (Véase el ejemplo 7.7.) Este atajo hace que sea más fácil resolver los problemas usando la energía (si es posible) en lugar de usar explícitamente las fuerzas.
(a) El trabajo realizado para levantar el peso se almacena en el sistema masa-tierra como energía potencial gravitacional. (b) A medida que el peso se mueve hacia abajo, esta energía potencial gravitatoria se transfiere al reloj de cuco.
Ejemplos de energía potencial en casa
Como habrás adivinado, la energía gravitatoria es la energía asociada a la gravedad. Es la energía potencial almacenada por un objeto debido a su posición más alta en comparación con una posición más baja. (por ejemplo, si está más lejos o más cerca del suelo).
La Tierra tiene gravedad. La gravedad mantiene todo cerca de este planeta. Los árboles, el agua, los animales, los edificios y el aire que respiramos están sujetos a la gravedad. Los planetas, sus lunas y las estrellas del universo tienen gravedad. Incluso nuestros propios cuerpos tienen gravedad. La gravedad de la Tierra es mucho más fuerte que la nuestra, por lo que no notamos la gravedad que tienen nuestros cuerpos.
Los sistemas pueden aumentar la energía gravitatoria a medida que la masa se aleja del centro de la Tierra o de otros objetos lo suficientemente grandes como para producir cantidades significativas de gravedad (como nuestro Sol, los planetas y las estrellas).
Cuando la bola está en el punto más alto de su oscilación, no tiene energía cinética, pero su energía potencial gravitatoria es máxima. A medida que la bola se balancea hacia abajo, la energía potencial gravitatoria se convierte en energía cinética y la bola se acelera.
Fórmula de la energía potencial
Una manzana que cae del árbol, el funcionamiento de una presa hidroeléctrica y el cambio de velocidad de una montaña rusa al subir y bajar pendientes son algunos ejemplos de cómo la energía potencial gravitatoria se convierte en velocidad al cambiar la altura de un objeto.
Como sabemos, la energía potencial gravitatoria es igual al trabajo realizado para elevar un objeto en un campo gravitatorio. El trabajo realizado es igual a la fuerza multiplicada por la distancia (W = F x s ). Esto puede reescribirse en términos de altura, masa y campo gravitatorio, de forma que h = s y F = mg. Por tanto, EGPE = W = F x s = mgh.
Ejemplo de energía potencial en las actividades diarias
Energía potencial gravitatoria La energía potencial gravitatoria es la energía que posee un objeto debido a su posición en un campo gravitatorio. El uso más común de la energía potencial gravitatoria es para un objeto cerca de la superficie de la Tierra, donde se puede suponer que la aceleración gravitatoria es constante, aproximadamente 9,8 m/s2. Dado que el cero de la energía potencial gravitatoria puede elegirse en cualquier punto (como la elección del cero de un sistema de coordenadas), la energía potencial a una altura h sobre ese punto es igual al trabajo que se necesitaría para elevar el objeto hasta esa altura sin cambio neto de energía cinética. Como la fuerza necesaria para elevarlo es igual a su peso, se deduce que la energía potencial gravitatoria es igual a su peso por la altura a la que se eleva.