Ejemplos de energía potencial
Energía potencial gravitacional:
En la mecánica clásica, la energía potencial gravitacional (U) es la energía que posee un objeto debido a su posición en un campo gravitacional. El potencial gravitacional (V; la energía gravitacional por unidad de masa) en una ubicación es igual al trabajo (energía transferida) por unidad de masa que sería necesario para mover el objeto desde una ubicación de referencia fija a la ubicación del objeto. El uso más común de la energía potencial gravitacional es para un objeto cerca de la superficie de la Tierra donde se puede suponer que la aceleración gravitacional es constante a aproximadamente 9.8 m / s 2 .
U = mgh
Energía potencial elástica :
La energía potencial elástica es la energía potencial almacenada como resultado de la deformación de un objeto elástico, como el estiramiento de un resorte. Depende de la constante de resorte k, así como de la distancia estirada.
U = 1/2 kx 2
Energía potencial eléctrica :
La energía potencial eléctrica es una energía potencial que resulta de fuerzas conservadoras de Coulomb y está asociada con la configuración de un conjunto particular de cargas puntuales dentro de un sistema definido. Por ejemplo, si una carga positiva Q se fija en algún punto del espacio, cualquier otra carga positiva que se acerque a ella experimentará una fuerza repulsiva y, por lo tanto, tendrá energía potencial.
U = kQq / r
Bloque deslizándose por una pendiente inclinada sin fricción
El bloque de 1 kg comienza a una altura H (digamos 1 m) sobre el suelo, con energía potencial mgH y energía cinética que es igual a 0. Se desliza hacia el suelo (sin fricción) y llega sin energía potencial y energía cinética. K = ½ mv 2 . Calcule la velocidad del bloque en el suelo y su energía cinética.
E mech = U + K = constante
=> ½ mv 2 = mgH
=> v = √2gH = 4.43 m / s
=> K 2 = ½ x 1 kg x (4.43 m / s) 2 = 19.62 kg.m 2 .s -2 = 19.62 J
Péndulo
Suponga un péndulo (bola de masa m suspendida en una cuerda de longitud L que hemos levantado para que la bola esté a una altura H <L por encima de su punto más bajo en el arco de su movimiento de cuerda estirada. El péndulo está sujeto al conservador fuerza gravitacional donde las fuerzas de fricción como el arrastre de aire y la fricción en el pivote son insignificantes.
Lo liberamos del reposo. ¿Qué tan rápido va en la parte inferior?
El péndulo alcanza la mayor energía cinética y la menor energía potencial cuando está en posición vertical , porque tendrá la mayor velocidad y estará más cerca de la Tierra en este punto. Por otro lado, tendrá la menor energía cinética y la mayor energía potencial en las posiciones extremas de su oscilación, porque tiene velocidad cero y está más lejos de la Tierra en estos puntos.
Si la amplitud se limita a pequeñas oscilaciones, el período T de un péndulo simple, el tiempo necesario para un ciclo completo, es:
donde L es la longitud del péndulo yg es la aceleración local de la gravedad. Para columpios pequeños, el período de columpio es aproximadamente el mismo para columpios de diferentes tamaños. Es decir, el período es independiente de la amplitud .
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