ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA

Energía Potencial

La energía potencial es aquella que tiene un cuerpo debido a su posición en un determinado momento. Por ejemplo un cuerpo que se encuentra a una cierta altura puede caer y provocar un trabajo o un resorte comprimido o estirado puede mover un cuerpo también produciendo trabajo.

La energía potencial la consideramos como la suma de las energías potencial gravitatoria y potencial elástica, por lo tanto:

Ep = Epg + Epe

El ejemplo más cotidiano de energía potencial es la energía potencial gravitacional.

Energía potencial gravitatoria (Epg)

Es la que tienen los cuerpos debido a la gravedad de la tierra. Se calcula multiplicando el peso por la altura. Se suele considerar que a una altura cero la Epg es cero, por lo tanto se calcula como:

Epg = P h

Epg = m g h

P = Peso

h = Altura

m = Masa

g = Aceleración de la gravedad

Epg = Energía potencial gravitatoria

Ejemplo:

Si dejamos que el objeto de masa “m” caiga libremente bajo la acción de la gravedad sobre una estaca que sobresale del suelo, efectuará un trabajo sobre la estaca igual a la energía cinética que adquiera llegando a ella.

Esta energía cinética puede calcularse mediante la ecuación cinemática:

vf2 = vi2 + 2gy. Como vi = 0,

vf2 = 2gy.

La energía cinética justo antes de golpear la estaca es ½mvf2.

Reemplazando vf2 por 2gy se obtiene ½ m•2gy = mgy.

O sea, para elevar un objeto de masa m a una altura y se necesita una cantidad de trabajo igual a mgy y una vez en la altura y, el objeto tiene la capacidad de efectuar trabajo igual a mgy.

Notemos que la EPG depende de la altura vertical del objeto sobre algún nivel de referencia, en el caso de este ejemplo, el suelo.

El trabajo necesario para elevar un objeto a una altura y no depende de la trayectoria que se siga. O sea, la trayectoria puede ser vertical o en pendiente u otra y el trabajo para subirlo será el mismo. Igualmente, el trabajo que puede efectuar al descender tampoco depende de la trayectoria.

¿Desde qué nivel medir la altura y? Lo que realmente importa es el cambio en energía potencial y escogemos un nivel de referencia que sea cómodo para resolver determinado problema. Una vez escogido el nivel, debemos mantenerlo en todo el problema.

Consecuencias de la rotación terrestre

El movimiento de rotación de la Tierra hace que se sucedan el día y la noche. Todos sabemos, sin embargo, que las horas de insolación o de oscuridad varían a lo largo del año.

La duración del período nocturno es más corta en verano y más larga en invierno. Este fenómeno se debe a la inclinación del eje de rotación terrestre unos 66,33º respecto al plano de la eclíptica, apuntando siempre en la misma dirección. Al irse desplazando nuestro planeta por las distintas posiciones orbitales, el Sol alcanza diferentes alturas sobre el horizonte en cada punto del planeta y el tiempo en que ilumina cada zona de la Tierra cambia a lo largo del año.

Efecto coriolis: Todo lo que se mueve en la superficie de la Tierra es afectado por el movimiento de rotación del planeta.

Las corrientes marinas no son la excepción

"Debido a la rotación de la Tierra, todo lo que se mueve en su superficie no sigue una línea recta, sino que tiende a girarse hacia un lado. Esto se conoce como el efecto de Coriolis. El efecto es muy leve para sentirlo cuando caminamos o vamos en un carro, pero es muy importante en distancias grandes. Esta desviación afecta el curso de proyectiles y obviamente el de los vientos y las corrientes."

Qué pasa con las corrientes marinas? La desviación es hacia la derecha en el Hemisferio Norte y hacia la izquierda en el Hemisferio Sur.

¿Dónde pesan más los cuerpos en el Ecuador o en los Polos?

En primer lugar la tierra no es una esfera perfecta, está ligeramente "Achatada" en los polos de allí que el radio terrestre es menor y por la ley de la gravitación universal de Newton la fuerza será mayor en los polos.

F = G m1 m2 / r^2

Esto es la fuerza entre dos cuerpos es directamente proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.

Menor distancia, mayor fuerza, entonces el cuerpo pesa mas en los polos.Por si eso fuera poco, también tenemos la llamada fuerza centrífuga que depende de la velocidad de rotación de la tierra y apunta en la dirección del radio terrestre y su sentido hacia afuera, entonces por ser la fuerza centrífuga máxima en el ecuador y cero en los polos, nuevamente un cuerpo pesa mas en los polos que en el ecuador.No entramos en detalles con la fuerza centrífuga que no es una fuerza real sino producto de un sistema de coordenadas en rotación, no obstante la sentimos.

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA

Asignatura : Física.

Tema :

Energía Potencial, efecto de rotación de la tierra, donde pesan más los cuerpos.

Docente :

Prof. Almilcar Pérez Zelada.

Alumno :

Silva Sánchez, Brayean Paul.

Ciclo : II.

Cajamarca, Noviembre del 2011