Ejemplos de Energía Potencial
La energía potencial es la que contiene un cuerpo o una sustancia según su posición, mientras se encuentra en reposo. Complementa a la energía cinética, que depende del movimiento. La energía potencial la tienen objetos que se sitúan a determinada altura; también los muelles con resorte, en los que este recibe una compresión o una extensión.
Tipos de energía potencial
Con base en los criterios mencionados, existen dos tipos de energía potencial:
- Energía potencial gravitatoria
- Energía potencial elástica
Energía potencial gravitatoria
La energía potencial gravitatoria es la que lleva un cuerpo que se localiza en una posición, y depende de tres valores, que son la masa (m), la aceleración de la gravedad (g) y la altura del cuerpo (h). La fórmula para calcularla es la siguiente:
Ep = mgh
En el cálculo de esta energía se van a utilizar los kilogramos (kg) para la masa, los metros sobre segundos cuadrados (m/s2) para la aceleración de la gravedad, y los metros (m) para la altura. El resultado, que quedará en kilogramos-metros cuadrados sobre segundos cuadrados, es equivalente a los Newton-metros (N-m) o Joules (J).
Energía potencial elástica
La energía potencial elástica es la que contiene un resorte, ya sea que se encuentre comprimido o estirado. Depende de una constante elástica (k) y del cuadrado de la distancia (x)2 que se encuentre deformado, con respecto a su longitud original. La fórmula para calcularla es la llamada Ley de Hooke, y es la siguiente:
Ep = ½ kx2
En el cálculo de esta energía se van a utilizar las unidades de la constante elástica (kg/s2) y los metros (m) para la distancia. Aplicados a la fórmula quedan los kilogramos-metros cuadrados sobre segundos cuadrados, y esto equivale a los Newton-metros (N-m) o Joules (J), que son las unidades de la energía en el sistema internacional (SI).
Ejemplos de energía potencial
1.- ¿Cuál es la energía potencial de una caja de 70kg que está situada en una bodega, sobre una estantería que la sostiene a 4 m de altura?
Ep = ¿?
m = 70 Kg
g = 9.81 m/s2
h = 4 m
Ep = mgh
Ep = (70 Kg)*(9.81 m/s2)*(4 m)
Ep = 2746.8 Kgm2/s2
Ep = 2746.8 J
2.- ¿Cuál es la energía potencial de un garrafón con agua de 20 Kg que se ha colocado sobre una mesita a 0.6 m de altura?
Ep = ¿?
m = 20 Kg
g = 9.81 m/s2
h = 0.6 m
Ep = mgh
Ep = (20 Kg)*(9.81 m/s2)*(0.6 m)
Ep = 117.72 Kgm2/s2
Ep = 117.72 J
3.- ¿Cuál es la energía potencial de un paquete de 0.54 Kg que se encuentra en una alacena, a 1.50 m de altura?
Ep = ¿?
m = 0.54 Kg
g = 9.81 m/s2
h = 1.50 m
Ep = mgh
Ep = (0.54 Kg)*(9.81 m/s2)*(1.50 m)
Ep = 7.9461 Kgm2/s2
Ep = 7.9461 J
4.- ¿Cuál es la energía potencial de un resorte que se ha comprimido 0.30 metros y cuya constante elástica es de 15 Kg/s2?
Ep = ¿?
x = 0.30 m
k = 15 kg/s2
Ep = ½ kx2
Ep = ½ (15 kg/s2)*(0.30 m)2
Ep = ½ (15 Kg/s2)*(0.09 m2)
Ep = 0.675 Kgm2/s2
Ep = 0.675 J
5.- ¿Cuál es la energía potencial de un resorte que se ha estirado 0.45 metros y cuya constante elástica es de 22 Kg/s2?
Ep = ¿?
x = 0.45 m
k = 22 kg/s2
Ep = ½ kx2
Ep = ½ (22 kg/s2)*(0.45 m)2
Ep = ½ (22 Kg/s2)*(0.2025 m2)
Ep = 2.2275 Kgm2/s2
Ep = 2.2275 J
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