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Energía Potencial

Energía Eléctrica

Energía Potencial

Definición:

Definición
La energía potencial es una energía que resulta de la posición o configuración del objeto. Un objeto puede tener la capacidad de realizar un trabajo como resultado de su posición en un campo gravitacional (energía gravitacional potencial), un campo eléctrico (energía eléctrica potencial) o un campo magnético (energía magnética potencial). Puede tener energía potencial elástica como resultado de un resorte estirado u otra deformación elástica.

Función potencial de energía

Si una fuerza que actúa sobre un objeto es sólo una función de su posición, se dice que es una fuerza conservadora y puede representarse como una función de la energía potencial que, en el caso de una dimensión, satisface la condición derivada. La forma integral de esta relación es que puede ser tomada como una definición de energía potencial.

Tipos de energía potencial

Energía potencial gravitacional:

Este tipo de energía potencial se define sobre la base de la atracción gravitatoria de la tierra o entre masas de diferentes magnitudes ubicadas una cerca de la otra. Estas masas pueden ser las del sol y los planetas en órbita, o las de una montaña rusa cuando llega a la cima de la colina.

En este último ejemplo, la energía potencial que la atracción gravitatoria de la Tierra acumula en el coche que llega a la cima es lo más grande posible en su ruta planificada, y luego se transforma en energía cinética para liberar el coche en su caída sobre los raíles. En este punto de máxima acumulación de energía, su velocidad será 0 y no habrá movimiento.

Energía potencial elástica:

El potencial de energía elástica tiene que ver con la propiedad de la elasticidad de la materia, que es la tendencia a recuperar su forma inicial abruptamente después de haber sido sometida a fuerzas deformantes superiores a su fuerza. Este movimiento abrupto es el que opera sobre los resortes, que son comprimidos y descomprimidos, o da sentido a viejas armas de guerra, como catapultas, o arcos que disparan flechas.

En este último ejemplo, la energía elástica potencial alcanza su máximo nivel a medida que el arco se tensa al tirar de la fibra elástica, doblando ligeramente la madera, pero aún así con una velocidad igual a 0. Al instante siguiente, la energía potencial se vuelve cinética y la flecha es lanzada hacia adelante a toda velocidad.

Energía potencial química:

El motor de combustión convierte la energía química potencial en energía cinética.

En el caso de la energía potencial química, nos referimos a la forma en que los átomos y las moléculas se estructuran en enlaces químicos capaces de almacenar energía, como ocurre en el cuerpo de los animales con la glucosa, el compuesto del que obtenemos la energía para abastecer nuestro metabolismo.

Este último viene dado por la oxidación de la molécula de glucosa, cuyos enlaces, al romperse, liberan la energía química potencial contenida en ellos. Lo mismo sucede, por ejemplo, con el combustible fósil (hidrocarburos) en el tanque de gasolina del coche, antes de ser sometido a la combustión en el motor que convertirá su energía química potencial en energía cinética para arrancar el vehículo.

Energía potencial electrostática:

En términos de electricidad, el concepto de energía potencial también se aplica, especialmente cuando se trata de circuitos eléctricos (en los que se conserva la electricidad) o de métodos de almacenamiento de corriente, que pueden convertirse en otras formas de energía, como la cinética, la térmica o la lumínica, dada la enorme versatilidad de la electricidad.

El potencial eléctrico se calcula a través de la energía del potencial electrostático, que puede ser repulsiva (si las cargas son iguales) o atractiva (si son de señal diferente), dando lugar a energía potencial positiva o negativa, según sea el caso.

Ejemplos de energía potencial

Globos:

Cuando llenamos un globo, estamos forzando a un gas a permanecer en un espacio delimitado. La presión ejercida por este aire estira las paredes del globo. Cuando terminamos de llenar el globo, el sistema se queda quieto. Sin embargo, el aire comprimido dentro del globo tiene una gran cantidad de energía potencial. Si un globo explota, esta energía se convierte en energía cinética y sonora.

Una manzana en la rama de un árbol:

Mientras está suspendido, tiene energía gravitacional potencial, que estará disponible tan pronto como se desconecte de la rama.

Una cometa:

El loro está suspendido en el aire gracias al efecto del viento. Si el viento se detiene, su energía gravitacional potencial estará disponible. La cometa es generalmente más alta que la manzana en la rama del árbol, es decir, su energía potencial gravitacional (peso por altura) es mayor. Sin embargo, cae más lentamente que una manzana. Esto se debe a que el aire ejerce una fuerza opuesta a la gravedad, que se denomina “fricción”. Como el barrilete tiene una superficie mayor que la manzana, sufre una mayor fuerza de fricción en su caída.

Montaña rusa:

El teléfono móvil de la montaña rusa obtiene su energía potencial a medida que se eleva a los picos. Estos picos funcionan como puntos de equilibrio mecánico inestables. Para alcanzar el primer pico superior, el teléfono celular debe usar la potencia de su motor. Sin embargo, una vez arriba, el resto del viaje se realiza gracias a la energía gravitacional potencial, que puede incluso hacer que suba a nuevos picos.

Péndulo:

Un péndulo simple es un objeto pesado unido a un eje por un alambre inextensible (que mantiene constante su longitud). Si localizamos el objeto pesado a dos metros de altura y lo dejamos ir, en el lado opuesto del péndulo alcanzará exactamente dos metros de altura. Esto se debe a que su potencial energía gravitacional lo lleva a resistir la gravedad en la misma medida en que fue atraído por ella. Los péndulos eventualmente se detienen debido a la fuerza de fricción del aire, nunca debido a la fuerza de la gravedad, ya que esta fuerza continúa causando movimiento indefinidamente.

Siéntate en un sofá:

El cojín del sofá en el que nos sentamos está comprimido (deformado) por nuestro peso. En esta deformación se encuentra la energía elástica potencial. Si hay una pluma en la almohadilla, cuando eliminamos el peso de la almohadilla, la energía elástica potencial será liberada y la pluma será expulsada por esta energía.

Batería:

Dentro de una batería, hay una cierta cantidad de energía potencial que se activa sólo por la unión de un circuito eléctrico.