Qué es la Energía Elástica Potencial
La energía potencial elástica es la energía almacenada en un objeto que se estira o comprime. Esta energía se puede almacenar en los objetos elásticos tales como resortes, bandas elásticas, acordes elásticos, trampolines, etc. Cualquier resorte que se estira o se comprime tiene energía de potencial elástico almacenada.
La cantidad elástica de energía potencial almacenada en un objeto está relacionada con la cantidad de estiramiento de este objeto – cuanto más estiramiento, más energía almacenada.
Un objeto diseñado para almacenar energía elástica potencial típicamente tendrá un límite elástico alto, sin embargo todos los objetos elásticos tienen un límite a la carga que pueden sostener. Cuando se deforma más allá del límite elástico, este objeto ya no volverá a su forma original.
En generaciones anteriores, los relojes mecánicos de cuerda accionados por muelles helicoidales eran accesorios populares. Hoy en día, no solemos utilizar smartphones de cuerda porque no existen materiales con un límite elástico suficientemente alto para almacenar energía potencial elástica con una densidad de energía suficientemente alta.
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Consideremos un resorte que no está estirado como se muestra en la figura A de abajo. Si aplicamos fuerza en un resorte y lo estiramos (mostrado en la figura B), entonces la energía se transfiere al resorte.
La energía que fue ganada por el resorte se llama energía elástica potencial. La cantidad de energía con potencial elástico almacenada en el resorte es igual a la cantidad de trabajo realizado o energía aplicada para estirar el resorte.
Si se aplica más fuerza en el resorte, entonces se almacena más cantidad de energía elástica potencial en este. Del mismo modo, si se aplica una menor cantidad de fuerza en el resorte, entonces se almacena menos cantidad de elasticidad en este.
Si se elimina la fuerza aplicada sobre el resorte, éste volverá a su forma original (mostrada en la figura C). En este punto, la cantidad de energía elástica potencial almacenada en el resorte es cero.
Fórmula de la energía elástica potencial
En la energía elástica, los resortes son un caso especial de un artefacto que puede almacenar energía elástica potencial debido a su compresión o estiramiento. Se requiere una fuerza para comprimir un resorte; mientras más compresión haya, más fuerza se requiere para comprimirlo aún más.
Para ciertos resortes, la cantidad de fuerza es directamente proporcional a la cantidad de estiramiento o compresión (x); la constante de proporcionalidad se conoce como la constante del resorte (k).
La energía de potencial elástica almacenada en un resorte se formula matemáticamente como:
K = constante de resorte
X = cantidad de estiramiento
Definición y ejemplos de la energía potencial elástica
La energía elástica potencial es el resultado de almacenamiento que se da al aplicar una fuerza con fines de deformar un objeto en estado elástico. La energía se almacena hasta que que la fuerza aplicada es retirada y el objeto en cuestión vuelve a su forma original, mientra ejerce trabajo en el proceso.
La deformación podría implicar comprimir, estirar o torcer el objeto. Un gran número de cosas están de manera especifica pensadas para acumular energía elástica, algunos ejemplos:
- El resorte espiral en los relojes con cuerdas.
- El arco estirado de un arquero.
- La banda de goma retorcida que impulsa un avión de juguete.
- Una pelota inflable, condensada al tiempo que rebota de un piso de cemento.