Fórmula de la energía potencial
Energía del pénduloUn péndulo tiene una masa que oscila libremente en un extremo, mientras que el otro extremo permanece anclado (véase la figura 1). Una vez puesto en movimiento, un péndulo pasará repetidamente por su punto de equilibrio, una posición de reposo lo más cerca posible de la tierra. Esto ocurre porque el péndulo quiere estar en reposo, y una fuerza restauradora que actúa de forma opuesta a la fuerza de desplazamiento intenta devolverlo al reposo. Mientras el péndulo está en reposo, la única energía que posee es la energía potencial. Una vez que la fuerza desplazadora actúa, el péndulo está en movimiento, y tiene energía cinética y energía potencial gravitatoria. La energía potencial gravitatoria es la energía potencial asociada a la altura. La energía cinética y potencial del péndulo se conservará siempre que el sistema sea ideal y no se pierda energía por el rozamiento. Los péndulos del mundo real no suelen ser ideales y, al transferirse la energía entre la potencial y la cinética, una parte se pierde por la fricción. Esta pérdida de energía se denomina amortiguación y hace que el péndulo acabe descansando en su posición de equilibrio.
Potencial cinético
Explicación: Podemos utilizar la energía potencial para resolver. Recuerda que la altura y la gravedad deben tener el mismo signo, ya que se mueven en la misma dirección (hacia abajo). Haz que ambas sean negativas o utiliza un valor absoluto.
Utilizando la conservación de la energía, sabemos que . Esto nos dice que la energía potencial en la parte superior de la colina se convierte en energía cinética en la parte inferior. Podemos sustituir las ecuaciones de la energía potencial y la energía cinética.
Explicación: En este problema, la pelota comienza con energía potencial y cinética. El punto de máxima velocidad no tendrá energía potencial. Podemos resolverlo igualando la energía inicial y la energía final, debido a la conservación de la energía.
Explicación: El libro tiene inicialmente sólo energía potencial. Justo antes de caer al suelo, toda la energía potencial se convertirá en energía cinética. Podemos utilizar la ley de conservación de la energía para igualar las energías inicial y final.
Explicación: Inicialmente, el libro sólo tiene energía potencial. Justo antes de caer al suelo, toda la energía potencial se habrá convertido en energía cinética. Los dos valores serán iguales según la ley de conservación de la energía.
Energía potencial gravitatoria
Probablemente estés familiarizado con estos tipos de energía en las clases de física. La energía es la capacidad (más o menos) de realizar un trabajo. Si tienes una idea de lo que es el trabajo en la vida cotidiana, son las cosas que requieren esfuerzo. La energía y el trabajo tienen las mismas unidades. La energía cinética es la energía que proviene del movimiento. La ecuación de la energía cinética es
donde KE es la energía cinética, m es la masa y v es la velocidad. Esta definición debería tener sentido: las cosas grandes que se mueven rápido tienen la mayor energía, la mayor capacidad de empujar otras cosas o derribarlas, etc. La energía potencial es la que proviene de la posición y de una fuerza. Por ejemplo, la energía potencial gravitatoria es la energía que tienen las cosas si están en lo alto. Si caen, su energía potencial se convertirá en energía cinética porque son aceleradas por la gravedad. La ecuación de la energía potencial de la gravedad es
donde PE es la energía potencial, m es la masa, g es la aceleración de la gravedad y h es la altura. Esto hace que las unidades de energía sean muy claras: masa x distancia x aceleración, o fuerza x distancia, que viene a ser kg-m2s-2. En química, la fuerza que conduce a la energía potencial es casi siempre la fuerza de Coulomb, no la gravedad. En este caso, la energía potencial de 2 cargas cercanas es
La energía cinética explicada
Los químicos dividen la energía en dos clases. La energía cinética es la que posee un objeto en movimiento. La tierra que gira alrededor del sol, tú caminando por la calle y las moléculas que se mueven en el espacio tienen energía cinética.
La energía cinética es directamente proporcional a la masa del objeto y al cuadrado de su velocidad: E.K. = 1/2 m v2. Si la masa tiene unidades de kilogramos y la velocidad de metros por segundo, la energía cinética tiene unidades de kilogramos-metros al cuadrado por segundo al cuadrado. La energía cinética se suele medir en unidades de julios (J); un julio equivale a 1 kg m2 / s2.
Correcto. Fíjate en que, como la velocidad está elevada al cuadrado, el hombre que corre tiene mucha más energía cinética que el que camina. Fíjate también en la cantidad de energía que tiene el coche en movimiento. ¡No es de extrañar que los accidentes puedan causar tanto daño!
Se han introducido los valores correctos. Fíjate en que, como la velocidad está elevada al cuadrado, el hombre que corre tiene mucha más energía cinética que el que camina. Observa también cuánta energía tiene el coche en movimiento. No es de extrañar que los accidentes puedan causar tanto daño.