La energía potencial es la energía almacenada o reprimida de un objeto. A menudo se contrasta con la energía cinética.
En física, la energía potencial es la energía que tiene un objeto debido a su posición en un campo de fuerzas o que tiene un sistema debido a la forma en que están dispuestas sus partes. Los tipos más comunes son la energía potencial gravitatoria de un objeto que depende de su posición vertical y de su masa, la energía potencial elástica de un muelle extendido y la energía potencial eléctrica de una carga en un campo eléctrico. La unidad del SI para la energía es el joule (símbolo J).
La energía potencial se asocia a menudo con fuerzas restauradoras como un muelle o la fuerza de la gravedad. La acción de estirar el muelle o levantar la masa se realiza mediante una fuerza externa que trabaja contra el campo de fuerza del potencial. Este trabajo se almacena en el campo de fuerza, que se dice que está almacenado como energía potencial. Si se elimina la fuerza externa, el campo de fuerza actúa sobre el cuerpo para realizar el trabajo, ya que lo devuelve a la posición inicial, reduciendo el estiramiento del muelle o haciendo que el cuerpo caiga. Cuando esto ocurre, la energía potencial se transforma en energía cinética. La energía total permanece igual debido a la ley de conservación de la energía.
Los físicos dicen que la energía potencial es la diferencia entre la energía de un objeto en una posición determinada y su energía en una posición de referencia.
Ejemplos sencillos
Llevar una roca cuesta arriba aumenta su energía potencial bajo la gravedad. Estirar una goma elástica aumenta su energía potencial elástica, que es una forma de energía potencial eléctrica. Una mezcla de un combustible y un oxidante tiene una energía potencial química, que es otra forma de energía potencial eléctrica. Las baterías también tienen energía potencial química.
Tipos de energía potencial
Hay varios tipos de energía potencial, cada uno de ellos asociado a un tipo particular de fuerza.
Energía potencial gravitacional
La energía potencial gravitacional la experimenta un objeto cuando la altura y la masa son un factor en el sistema. La energía potencial gravitatoria hace que los objetos se muevan unos hacia otros. Si se levanta un objeto a cierta distancia de la superficie de la Tierra, la fuerza experimentada es causada por el peso y la altura.
Energía potencial eléctrica
La energía potencial eléctrica es experimentada por cargas tanto diferentes como iguales, ya que se repelen o se atraen. Las cargas pueden ser positivas (+) o negativas (-), donde las cargas opuestas se atraen y las similares se repelen. Si dos cargas se colocan a cierta distancia una de otra, la energía potencial almacenada entre las cargas se puede calcular mediante:
Energía potencial elástica
La energía potencial elástica se experimenta cuando un material gomoso se aleja o se empuja. Un muelle, por ejemplo, almacena energía potencial elástica. La cantidad de energía potencial que tiene el material depende de la distancia tirada o empujada. Cuanto mayor es la distancia empujada, mayor es la energía potencial elástica que tiene el material. Si un material es tirado o empujado, la energía potencial puede ser calculada por:
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