Energía Potencial
Es la Energía que posee un cuerpo por encontrarse en un campo de Fuerzas (como el gravitatorio, eléctrico…) o tener energía almacenada en forma de un campo de fuerzas interno (elástica). Es la energía necesaria para llevar al cuerpo de ese punto al infinito.
Si \vec{F} es una Fuerza Conservativa, puede calcularse la Energía Potencial E_{p} asociada a \vec{F} como:
E_{p} \, = \, -\int \vec{F} \cdot d\vec{r} \ \ [E_{p}] \, = \, J
A continuación, tienes una tabla con algunas Fuerzas importantes con sus correspondientes expresiones de Energía Potencial:
| Fuerza (Nombre) | Fuerza (Expresión) | Potencial (Expresión) | Constantes |
|---|---|---|---|
Fuerza Gravitatoria |
\vec{F}_{G} \, = \, -\frac{GMm}{r^{2}} \ \hat{r} |
E_{G} \, = \, -\frac{GMm}{r} |
G \, = \, 6.67 \cdot 10^{-11} \ \ N \, m^{2}/s^{2} |
Peso |
\vec{P} \, = \, -m \, g \ \hat{j} |
E_{P} \, = \, mgh |
g \, = \, 9,8 \ \ m/s^{2} |
Fuerza Eléctrica |
\vec{F}_{E} \, = \, \pm \frac{KQq}{r^{2}} \ \hat{r}(El sentido depende del signo de las cargas) |
E_{E} \, = \, \pm \frac{KQq}{r}(El signo depende del signo de las cargas) |
K \, = \, 9 \cdot 10^{11} \ \ N \, m^{2}/C^{2} |
Fuerza Elástica |
\vec{F}_{k} \, = \, -k \, \vec{r} |
E_{k} \, = \, \frac{1}{2}k \, r^{2} |
k depende del muelle [k] \, = \, N/m |
La Energía Potencia junto a la Energía Cinética conforman la Energía Mecánica, es decir, que si solo hay Fuerzas Conservativas o la Fuerza neta es 0 y la Energía Cinética es constante, la Energía Potencial se conserva, de manera que:
E_{p,o} \, = \, E_{p,f}
Principio de Superposición:
Al igual que las Fuerzas, si un cuerpo está sometido a diferentes potenciales, el potencial total será la suma (escalar con el signo) de todos los potenciales que actúan sobre el cuerpo.