06-Energía potencial

La energía potencial se define como la capacidad que tiene un cuerpo o sistema de realizar trabajo debido a su posición dentro de un campo de fuerzas. Su principal característica es que no depende del movimiento del cuerpo, sino que de su posición, y solo tiene sentido en presencia de fuerzas conservativas, aquellas cuyo trabajo no depende del camino seguido, solo del punto inicial y final.

Existen dos tipos de energía potencial:

1. Energía potencial gravitatoria $(U_g)$.
2. Energía potencial elástica $(U_e)$.

1. ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA

Es una forma de energía que depende de la posición de un cuerpo con respecto a un sistema de referencia. Es decir, es aquel tipo de energía que posee un cuerpo debido a la altura a la que se encuentra, con respecto al plano de referencia horizontal, considerado como arbitrario.

Para obtener esta expresión, definimos el trabajo sobre el cuerpo:

Recordamos la 01-2da Ley de Newton para armar la segunda expresión:

Por lo tanto, reemplazando la expresión $(2)$ en la $(1)$ y, teniendo en cuenta que la posición $s=h$ varía con respecto a la altura, obtenemos:

Por lo tanto, definimos la energía potencial gravitatoria como:

2. ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA

Es la energía almacenada en un cuerpo elástico cuando se lo deforma (ya sea estirándolo o comprimiéndolo) dentro de su límite elástico.

Si la fuerza sobre un cuerpo es variable en vez de constante, como lo es en el ejemplo de un resorte:

Entonces, podemos deducir la fórmula de la energía potencial elástica de la siguiente forma:

Tenemos en cuenta que para estirar un resorte se realiza trabajo, por lo que: