Energía Potencial

Actualizado septiembre 11, 2019

Te habrás preguntado qué es la energía potencial. Hoy nos referiremos a ella.

¿Qué es la energía potencial?

Con el término de energía potencial (también llamada energía posicional) nos referimos a ese tipo particular de energía que un cuerpo posee en relación con su posición y su orientación hacia un campo de fuerzas conservadoras (por ejemplo, la fuerza de la gravedad o la fuerza elástica). De hecho, cualquier objeto «inmóvil» puede moverse desde su ubicación original a otra posición mediante la acción de una fuerza aplicada al objeto mismo y al cumplimiento relativo de una obra. Esto significa que cada cuerpo sometido a una fuerza conservadora tiene su propia energía potencial, que se calcula en términos de variación.

Fórmula de energía potencial

Por ejemplo, en el caso de un objeto con una masa definida (m) detenida a cierta altura (h1) que, explotando la acción de la gravedad, se deja caer hasta que alcanza una segunda posición (h2), aquí está el la fuerza de gravedad realiza un trabajo, liberando la energía potencial que posee el objeto, y que en este caso es una energía gravitacional potencial. La variación de esta energía constituye el trabajo ejercido por la gravedad para mover el objeto de una posición a otra:

L = mg (h1-h2) = mg h1 – mg h2

El trabajo hecho por gravedad, de hecho, no depende de la distancia y el camino entre las dos posiciones, sino en los dos puntos extremos de salida y llegada: el trabajo realizado para levantar un objeto hacia arriba tendrá un signo negativo, ya que es ejecutado en una dirección que contrarresta la fuerza de la gravedad, aumentando así la energía potencial del objeto levantado; por el contrario, si el objeto cae hacia abajo, el trabajo realizado por la fuerza gravitacional es positivo y la energía potencial disminuye.

Tipos de energía potencial

Hay diferentes tipos de energía potencial:

• Energía Potencial Gravitatoria

Es la energía que posee cualquier cuerpo ubicado a cierta altura por efecto de la atracción terrestre.

• Energía Potencial Elástica

Es la energía que adquieren los cuerpos cuando se deforman.

• Energía Potencial Magnética

Cuando un cuerpo es atraído por un imán adquiere este tipo de energía.

• Energía Potencial eléctrica

Es la energía que adquiere una carga eléctrica en presencia de otra.

Energía potencial elástica

Además de la energía gravitacional potencial, otra definición típica de este mecanismo viene dada por la energía potencial elástica, donde la fuerza elástica entra en juego, de hecho, que puede ser, por ejemplo, la de un resorte comprimido y luego liberado, que vuelve a su posición original haciendo algún trabajo. En este caso, el trabajo consiste en la compresión del resorte mismo, que almacena la energía para regresar, solo queda libre, en su posición inicial. Durante esta fase, la energía potencial liberada por el resorte comprimido se transforma en energía cinética, con la capacidad, por la primavera, para mover un objeto que descansa sobre él, haciendo un trabajo por turno. Un ejemplo práctico puede ser el resorte de carga de un reloj o los mecanismos que mueven las bolas de una máquina de pinball.

De la energía potencial a cinética

La transformación de energía potencial en energía cinética es una consecuencia natural del movimiento de un cuerpo. Por ejemplo, durante la caída de un objeto, la energía potencial disminuye a favor de la energía cinética, que aumenta constantemente. Cualquier objeto o cuerpo que se deslice a lo largo de un plano inclinado pierde altitud y, durante el descenso, disminuye su energía potencial, adquiriendo velocidad y, en consecuencia, aumentando su energía cinética. Al final de la carrera, el objeto habrá perdido la energía potencial y adquirirá la energía cinética. En esta situación, también está involucrada la acción de la fricción del aire y la superficie del plano inclinado, que restan energía mecánica del objeto, generando calor y, por lo tanto, produciendo energía térmica.

Potencial eléctrico

El potencial eléctrico es una cantidad escalar: cada punto del campo eléctrico se asocia con un valor potencial, dependiendo de la posición espacial del punto, pero independientemente de la presencia de carga. El potencial eléctrico de un punto en el campo es la relación entre la energía potencial eléctrica y la carga. La unidad de medida es el Volt, expresado por el símbolo V (un voltio es 1J / C).

Potencial de energía y potencial eléctrico

La energía potencial eléctrica es sustancialmente la energía potencial del campo electrostático. Es la energía de una carga eléctrica, estrechamente relacionada con la fuerza ejercida por el campo generado por la distribución. Junto con la energía magnética, ese potencial eléctrico es la energía del campo electromagnético. La energía electrostática potencial es esencialmente el trabajo que se aplica para distribuir la carga a partir de una situación nula. También se puede definir a partir del campo electrostático generado por la distribución en sí, en este caso es independiente de la fuente de campo. La medida puede ser positiva o negativa.

La electricidad está muy extendida en la sociedad moderna, gracias a la conexión a la red eléctrica o en baterías y acumuladores. Solo piense en el uso de luces, caminos, electricidad en el hogar, computadoras, máquinas industriales, etc. Su descubrimiento fue una revolución tecnológica, económica y social, con enormes ventajas. Sin embargo, el potencial eléctrico no es una fuente primaria, sino que es generado y convertido por otras formas primarias. El proceso de transformación tiene lugar en las centrales eléctricas. Excluyendo la energía fotovoltaica, aquí utilizamos tres sistemas para convertir la energía potencial en energía potencial eléctrica: la turbina, el alternador y el transformador. La turbina transforma el potencial y la energía cinética de un líquido en energía mecánica y luego en energía eléctrica. Este dispositivo tiene un rendimiento bastante alto, superior al 90%. Consiste en una parte fija y un impulsor móvil. El distribuidor da la dirección del movimiento, impulsado por la energía de presión y la cinética del agua. Al pasar de la distribución al impulsor, la energía potencial se convierte en mecánica, en el cigüeñal. Una vez que la producción de la turbina basada era solo energía potencial, los sistemas modernos también han introducido el uso de la cinética.