Qué es la energía potencial
La energía potencial es la energía almacenada que puede convertirse en energía cinética. Hay varias formas de energía potencial, como la gravitacional, la magnética, la eléctrica, la química y la elástica. La energía potencial puede ser más fuerte o más débil en función de las circunstancias relacionadas con la forma de energía potencial en cuestión.
Energía potencial gravitatoria: La energía potencial gravitatoria es la energía almacenada en un objeto suspendido por encima de la altura cero. La altura cero es un punto de referencia decidido, a menudo el suelo o el piso. Este tipo de energía potencial es efectiva en cualquier objeto con masa que se encuentre en un campo gravitatorio. Las dos variables de la energía potencial gravitatoria son la altura y la masa. La energía potencial gravitatoria se calcula con una fórmula, P.E. (energía potencial gravitatoria) = m (masa) x g (fuerza del campo gravitatorio (Tierra: 9,8 N/kg)) x h (altura). Cuando un objeto que posee energía potencial gravitatoria cae desde su lugar de reposo, la energía se convierte de potencial a cinética a medida que el objeto desciende hacia la altura cero. La energía cinética convertida es máxima justo antes de que el objeto toque el suelo o el piso (altura cero).
Formas de energía
La energía potencial es la energía almacenada de un objeto. En lugar de proceder del movimiento, puede proceder de su posición respecto a otros, de la tensión interna, de la carga eléctrica o de su estado. Este objeto tiene la capacidad de producir energía cuando estas condiciones cambian. Esta energía puede ser mecánica, química, eléctrica, nuclear o magnética.
Energía potencial mecánicaLa energía mecánica es la energía del movimiento. Todos los objetos tienen una energía potencial basada en su posición (energía potencial gravitatoria) y en su capacidad de rebote (energía potencial elástica). Cuando la energía potencial de un objeto se combina con su energía cinética, se obtiene la energía mecánica. Ejemplos de energía potencial gravitatoriaCuando algo tiene una posición elevada, su energía potencial gravitatoria es alta. Por ejemplo, un libro en una estantería alta tiene mayor energía potencial que un libro en la estantería de abajo porque tiene más distancia para caer. Otros ejemplos de elementos con energía potencial gravitatoria son:
4 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 resorte 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.
¿Cuáles son las características de la energía potencial?
La energía potencial es la energía almacenada en un objeto o sistema de objetos. Puede estar relacionada con su posición, los enlaces de su estructura química, su potencial de desintegración radiactiva o incluso su forma (como en la figura 1), por poner algunos ejemplos. Tiene la capacidad o el potencial de transformarse en formas más obvias como la energía cinética. La energía potencial y la energía cinética son las que conforman la energía mecánica.
Imagina que levantas una pelota del suelo y la sostienes en la mano. Se necesita energía para levantar la pelota, pero después de que la pelota deje de moverse, la energía utilizada para levantarla no desaparece. Sólo se ha convertido en energía potencial gravitatoria. Al dejar caer la pelota se libera la energía almacenada; al caer, la pelota transforma el potencial en una forma cinética mientras se mueve. Cuando la pelota toca el suelo, la energía cinética es absorbida por el suelo en forma de calor o liberada en forma de sonido que se puede oír.
Del mismo modo, si se estira un Slinky y se suelta, volverá a su forma original, lo que significa que hay energía potencial en la forma del Slinky. Esta es otra forma de energía potencial llamada energía potencial elástica.