La energía es una magnitud física que se muestra en múltiples
manifestaciones. Definida como la capacidad de realizar trabajo y relacionada
con el calor (transferencia de energía), se percibe fundamentalmente en forma
de energía cinética, asociada al movimiento, y potencial, que depende sólo de
la posición o el estado del sistema involucrado.
Energía cinética
El trabajo
realizado por fuerzas que ejercen su acción sobre un cuerpo o sistema en
movimiento se expresa como la variación de una cantidad llamada energía
cinética, cuya fórmula viene dada por:
El producto de la masa m de
una partícula por el cuadrado de la velocidad v se denomina también fuerza
viva, por lo que la expresión anterior se conoce como teorema de la
energía cinética o de las Fuerzas Vivas.
Energía potencial gravitatoria
Todo cuerpo sometido a
la acción de un campo gravitatorio posee una energía potencial
gravitatoria, que depende sólo de la posición del cuerpo y que puede
transformarse fácilmente en energía cinética.
Un ejemplo clásico de
energía potencial gravitatoria es un cuerpo situado a una cierta altura h sobre
la superficie terrestre. El valor de la energía potencial gravitatoria vendría
entonces dado por:
siendo m la masa del cuerpo y
g la aceleración de la gravedad.
Si se deja caer el
cuerpo, adquiere velocidad y, con ello, energía cinética, al tiempo que va
perdiendo altura y su energía potencial gravitatoria disminuye.
Energía potencial elástica
Otra
forma común de energía potencial es la que posee un muelle cuando se comprime.
Esta energía potencial elástica tiene un valor igual a:
donde x es la
posición del extremo del muelle y k una constante de proporcionalidad. Al
soltar el muelle, se libera energía potencial elástica, al tiempo que el
extremo del muelle adquiere velocidad (y, también, energía cinética).
Al comprimir un muelle, se realiza un trabajo que se acumula como una
energía potencial elástica.
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