Calculadora de energía potencial

Energía potencialEn el caso de un arco y una flecha, cuando el arquero realiza un trabajo sobre el arco, tensando la cuerda, 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.

Tipos de 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.

Usos de la energía potencial

En este capítulo hemos estudiado la energía. Hemos aprendido que la energía puede adoptar diferentes formas y que puede transferirse de una forma a otra. Descubrirás que la energía se discute en muchos contextos cotidianos, así como científicos, porque está involucrada en todos los procesos físicos. También se verá que muchas situaciones se entienden mejor, o se conceptualizan más fácilmente, considerando la energía. Hasta ahora, ningún resultado experimental ha contradicho la conservación de la energía. De hecho, siempre que las mediciones han parecido entrar en conflicto con la conservación de la energía, se han descubierto o reconocido nuevas formas de energía de acuerdo con este principio.

La energía que utilizamos en la sociedad adopta muchas formas, que se convierten de una en otra dependiendo del proceso que se realice. Estudiaremos muchas de estas formas de energía en capítulos posteriores de este texto. (crédito “sol”: modificación del trabajo del IET – SOHO

La transformación de la energía de una forma en otra ocurre todo el tiempo. La energía química de los alimentos se convierte en energía térmica a través del metabolismo; la energía de la luz se convierte en energía química a través de la fotosíntesis. Otro ejemplo de conversión de energía ocurre en una célula solar. La luz del sol que incide en una célula solar produce electricidad, que puede utilizarse para hacer funcionar motores eléctricos o calentar agua. En un ejemplo que abarca muchos pasos, la energía química contenida en el carbón se convierte en energía térmica al arder en un horno, para transformar el agua en vapor, en una caldera. Una parte de la energía térmica del vapor se convierte en energía mecánica al expandirse y hacer girar una turbina, que está conectada a un generador para producir energía eléctrica. En estos ejemplos, no toda la energía inicial se convierte en las formas mencionadas, porque siempre se transfiere algo de energía al medio ambiente.

Fuentes de energía cinética

El sol es la principal fuente de energía. La luz solar es una fuente de energía limpia y renovable. Es un recurso sostenible, lo que significa que no se agota, sino que puede mantenerse porque el sol brilla casi todos los días. El carbón o el gas no son sostenibles ni renovables: una vez que se acaban, no queda nada. Cada vez más gente quiere utilizar energías limpias y renovables, como la solar, la eólica, la geotérmica y otras. Es lo que se llama “energía verde”. Ilumina nuestras casas de día, seca nuestra ropa y productos agrícolas, nos mantiene calientes y muchas cosas más. Pero su potencial es mucho mayor

La energía solar puede utilizarse para generar electricidad. A través de las células solares fotovoltaicas (SPV), la radiación solar se convierte directamente en electricidad de corriente continua. La electricidad generada puede utilizarse tal cual o almacenarse en la batería. La energía eléctrica almacenada puede utilizarse cuando la energía solar no está disponible. Hoy en día, la energía solar fotovoltaica se utiliza con éxito para el alumbrado público y el bombeo de agua en los pueblos. En las zonas montañosas también se utiliza el calentamiento solar del agua.