Energía potencial
Un objeto puede almacenar energía gracias a su posición. A la energía que se almacena y está lista para utilizarse se le llama energía potencial( EP), ya que en su estado almacenado tiene el potencial de efectuar trabajo. Por ejemplo, un resorte estirado o comprimido tiene el potencial de hacer trabajo. Cuando se tensa un arco, éste almacena energía. Una banda de goma estirada tiene energía potencial debido a su posición relativa con respecto a las partes, porque si es parte de una resortera, es capaz de efectuar trabajo. La energía química de los combustibles también es energía potencial, ya que en realidad es energía de posición en el nivel microscópico. Está disponible cuando se alteran las posiciones de las cargas eléctricas dentro y entre las moléculas; esto es, cuando se produce un cambio químico. Cualquier sustancia que pueda efectuar trabajo por medio de acciones químicas posee energía potencial. Esta energía caracteriza los combustibles fósiles, los acumuladores eléctricos y el alimento que ingerimos.
ANALIZANDO
SITUACIÓN 1: La energía potencial de la esfera de 10 N es igual( 30 J) en los tres casos, porque el trabajo que se efectúa para subirla 3 m es el mismo si: a) se eleva con 10 N de fuerza, b) se empuja hacia arriba con una fuerza de 6 N por el plano inclinado de 5 m, o c) si se sube con 10 N por escalones de 1 m. No se efectúa trabajo para moverla horizontalmente( sin tomar en cuenta la fricción). Observa que la energía potencial de la esfera elevada no depende de la trayectoria que siguió para subir
SITUACIÓN 2: La energía potencial del pilón subido se convierte en energía cinética cuando se suelta y si se suelta sucede el proceso inverso.
Se requiere trabajo para elevar objetos en contra de la gravedad terrestre. La energía potencial de un cuerpo a causa de su posición elevada se llama energía potencial gravitacional. El agua de una presa y el pilón de un martinete tienen energía potencial gravitacional. Siempre que se realice trabajo, cambia la energía. La cantidad de energía potencial gravitacional que tiene un objeto elevado es igual al trabajo realizado para elevarlo en contra de la gravedad. El trabajo efectuado es igual a la fuerza necesaria para moverlo hacia arriba, por la distancia vertical que sube( recuerda que W = Fcosθ S). Una vez que comienza el movimiento hacia arriba, la fuerza hacia arriba para mantenerlo en movimiento a velocidad constante es igual al peso, mg, del objeto. Entonces, el trabajo efectuado para subirlo a una altura h es el producto mgh.
Energía potencial gravitacional = peso × altura
E P = mgh
Observa que la altura es la distancia arriba de un nivel de referencia elegido, por ejemplo el suelo o el piso de un edificio. La energía potencial gravitacional, mgh, es relativa a ese nivel, y sólo depende de mg y de h.
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