Fórmula de la energía potencial
Este artículo trata sobre la magnitud física Energía potencial eléctrica. Para la energía eléctrica, véase Energía eléctrica. Para las fuentes de energía, véase Desarrollo de la energía. Para la generación de electricidad, véase Generación de electricidad.
La energía potencial eléctrica es una energía potencial (medida en julios) que resulta de las fuerzas conservativas de Coulomb y está asociada a la configuración de un conjunto particular de cargas puntuales dentro de un sistema definido. Un objeto puede tener energía potencial eléctrica en virtud de dos elementos clave: su propia carga eléctrica y su posición relativa con respecto a otros objetos cargados eléctricamente.
El término “energía potencial eléctrica” se utiliza para describir la energía potencial en sistemas con campos eléctricos variables en el tiempo, mientras que el término “energía potencial electrostática” se utiliza para describir la energía potencial en sistemas con campos eléctricos invariables en el tiempo.
La energía potencial eléctrica de un sistema de cargas puntuales se define como el trabajo necesario para reunir este sistema de cargas acercándolas, como en el sistema de una distancia infinita. Alternativamente, la energía potencial eléctrica de cualquier carga o sistema de cargas se denomina como el trabajo total realizado por un agente externo para llevar la carga o el sistema de cargas desde el infinito hasta la configuración actual sin sufrir ninguna aceleración.
Si unidad de energía cinética
Si la masa tiene unidades por kilogramo y la velocidad tiene unidades por metro por segundo, entonces la energía cinética tiene unidades por kilogramo por metro cuadrado por segundo por cuadrado. La energía cinética se suele medir en la unidad joule (J) y el joule corresponde a 1 kg m2 / s2.
El trabajo se calcula multiplicando la fuerza por la cantidad de movimiento de un objeto (W = F * d). Una fuerza de 10 newtons que mueve un objeto 3 metros realiza un trabajo de 30 nm. Un newton metro equivale a un julio, por lo que las unidades de trabajo son las mismas que las de energía: el julio.
La energía potencial, expresada en ciencia por U, es la energía almacenada en un objeto que no se mueve pero que puede activarse. Cuando un objeto está en movimiento, la energía potencial se convierte en energía cinética, en energía cinética.
Ejemplos de energía potencial son: Una roca colocada en el borde de un acantilado. Cuando la roca cae, la energía potencial se convierte en energía cinética al moverse la roca. Una cuerda elástica que se estira formando un bucle largo. Cuando el hilo elástico se suelta, la flecha será arrastrada hacia delante.
Tipos 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 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.
Unidades de potencial
Los químicos dividen la energía en dos clases. La energía cinética es la que posee un objeto en movimiento. La tierra que gira alrededor del sol, tú caminando por la calle y las moléculas que se mueven en el espacio tienen energía cinética.
La energía cinética es directamente proporcional a la masa del objeto y al cuadrado de su velocidad: E.K. = 1/2 m v2. Si la masa tiene unidades de kilogramos y la velocidad de metros por segundo, la energía cinética tiene unidades de kilogramos-metros al cuadrado por segundo al cuadrado. La energía cinética se suele medir en unidades de julios (J); un julio equivale a 1 kg m2 / s2.
Correcto. Fíjate en que, como la velocidad está elevada al cuadrado, el hombre que corre tiene mucha más energía cinética que el que camina. Fíjate también en la cantidad de energía que tiene el coche en movimiento. ¡No es de extrañar que los accidentes puedan causar tanto daño!
Se han introducido los valores correctos. Fíjate en que, como la velocidad está elevada al cuadrado, el hombre que corre tiene mucha más energía cinética que el que camina. Observa también cuánta energía tiene el coche en movimiento. No es de extrañar que los accidentes puedan causar tanto daño.