Energía Potencial Elástica: [Concepto, Ejemplos y Funcionamiento]

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¿Qué es la energía potencial elástica?

Es un tipo de energía potencial asociada a la propiedad de elasticidad que posee la materia, capaz de recuperar su forma inicial después de ser sometida a fuerzas superiores que la deforman.

Es un movimiento intempestivo o abrupto que padece la materia para devolverle a su estado inicial.

Por ejemplo:
Un ejemplo claro de ello ocurre en los resortes, que se comprimen y descomprimen, en los arcos de las flechas que se tuercen antes del disparo, en una liga cuando se estira o encoje al usarla, o cuando jugamos “pintball”, donde la canica es movida por una resortera que activamos para disparar la bola.

En atletismo, el salto con pértiga es otro ejemplo claro de cómo la energía potencial elástica interviene.

¿Cómo se produce la energía potencial elástica?

Se manifiesta cuando justamente ocurre el acto de estiramiento o deformación de la materia al imprimirle presión. Se deforma al ser comprimida y recupera su estado original en forma abrupta cuando se la suelta. Mientras más presión recibe, mayor será la fuerza que se necesita para someterla.

Por eso en la energía potencial elástica participan fuerzas recuperadoras. Caso típico ilustrativo es el de un resorte.

¿Cómo se transforma?

arco y flecha energía potencial elásticaUna parte de la energía potencial elástica deviene en energía cinética, cuando se le aprieta al comprimirla y después se suelta, volviendo a su estado original.

Pero la transformación ocurre en el momento justo de la acción de cambio o modificación de la materia, porque una parte de la misma se transforma en energía cinética, ya que está implícito un movimiento.

Después este tipo de energía potencial recupera su estado original.

Por ejemplo:
Se ilustra perfectamente bien  cuando el arco de una flecha se tensa al tirar de la fibra elástica. 

La madera del arco se dobla ligeramente pero con una velocidad=0, hasta que se ejecute la acción de disparar la flecha, transformándose en energía cinética cuando la flecha sale despedida hacia el frente.

Como se ha definido muy bien, la potencial es una energía asociada a la relación entre un cuerpo que posee una fuerza propia o interna y un campo o sistema de fuerzas externa y puede ser transformada.

¿Cómo se almacena la energía potencial elástica?

En términos generales, la energía potencial se almacena siempre que un objeto sea movido en dirección opuesta a las fuerzas que actúan sobre el mismo.

Por ejemplo:
goma elástica energía potencia elásticaEso explica por qué cuando estiramos una goma, sus moléculas se separan y actúan en contra de las fuerzas que les unen, por lo que la goma se carga entonces de energía potencial.

Se almacena cuando está en estado de reposo la materia elástica. Tal es el caso de un resorte en estado de relajamiento. Pero también se almacena en el instante en que se halla estirado.

En otras palabras, es una energía en potencia que está allí, disponible,  para ser modificada o transformada en una materia elástica. 

Se relaciona con la cantidad de estiramiento de la materia, porque cuanto más se estire o deforme, mayor cantidad se almacena.

¿Qué necesitamos para producir energía potencial elástica?

Es requisito indispensable contar con una  materia de propiedad elástica disponible. 

salto pértiga energía potencial elásticaSi no le imprimimos fuerza alguna, permanecerá quieta, almacenada, por lo que es necesario forzarla con una compresión capaz de generar la transformación hacia energía cinética.

Siempre que la materia esté en buen estado, recuperará su forma original y la tendremos disponible para ejecutar la acción que al final puede devenir en energía de tipo mecánica, útil para poner en funcionamiento algún dispositivo o aparato.

¿Es un tipo de energía eficiente?

Sí que es eficiente, sobre todo porque siempre se obtiene en cuerpos elásticos que cumplen su cometido, al ser sometidos a cambios o transformaciones que permiten la obtención de otras energías como la cinética y la mecánica.

La propiedad de transformarse puede repetirse una y otra vez, siempre que encuentre  una fuerza externa que la motive a cambiar o a moverse. 

La energía  potencial es estudiada no sólo por la mecánica clásica, sino también la mecánica relativista y la física cuántica, aplicándolo a sistemas de partículas, siendo clasificada de acuerdo a las fuerzas que le dan origen a la energía potencial: como elástica, gravitatoria, química, entre otras. 

¿Es una energía renovable o no renovable?

Si tenemos en cuenta el principio universal de la Ley de conservación de la energía, inmediatamente comprendemos que este tipo de energía potencial evidentemente jamás se extingue o destruye, sino que se transforma una y otra vez en otro tipo de energía, por lo que en un sistema esta cantidad siempre será la misma, a pesar de que pueda presentarse de diferentes maneras.

La potencial elástica siempre está disponible, siempre se la puede usar en la realización de un trabajo determinado, por lo que podemos afirmar que no se extingue.

¿Cómo se mide la energía potencial elástica?

La fórmula que podemos utilizar para calcular este tipo de energía es la siguiente:

F = k Δx

De la cual:

  • F es la fuerza que obtenemos.
  • k es un número positivo, llamado constante de resorte.
  • Δx es la longitud.

Un poco de historia sobre la energía potencial elástica

Galileo Galilei energía potencial elásticaDistintas referencias bibliográficas  coinciden en señalar que hasta el siglo XIX,  la energía potencial no se entendía muy bien, aun cuando mucho antes se realizaban continuamente distintos experimentos que trataban de explicar los fenómenos de la naturaleza y las fuerzas que la rigen.

El primero de estos físicos modernos que se acercó brillantemente a la existencia de una energía potencial fue Galileo Galilei, quien se atrevió a refutar las sagradas tesis de Aristóteles, especialmente aquella teoría donde se afirmaba que los cuerpos se movían, porque así lo dictaba la naturaleza.

Galilei, un sabio de origen italiano, se cansó de experimentar con objetos que hacía rodar por pendientes de distinta inclinación.

Aunque todavía el concepto de energía no se había desarrollado a plenitud, este pensador europeo concluyó que

Los objetos no caen sólo porque son pesados, sino porque almacenan energía potencial, posiblemente porque alguien los había levantado.

Sin embargo, uno de los científicos que dio en el clavo fue el holandés Willem´s Gravesande, estudioso del impacto que  producían bolas de distintos pesos  cuando caían desde cierta altura, encima de un lecho de arcilla blanca.

energía potencial elásticaGravesande pudo determinar con ayuda de sus concienzudas observaciones que las huellas sobre la cama de arcilla, cambiaban de acuerdo al peso y la altura desde donde caía esta materia.

Se dio cuenta de que las bolas más pesadas que se tiraban desde una altura mucho mayor, eran las que liberaban  mayor energía potencial. 

Fue este holandés quien además investigó la energía de los muelles o resortes y construyó gran variedad máquinas para satisfacer su obsesión en medir y demostrar las propiedades de los objetos en movimiento.

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Mi nombre es Teresa Vaz Ferrà y soy estudiante de Biología en Barcelona. Me gusta colaborar con esta página porque desde bien joven me ha encantado el funcionamiento de la naturaleza y la biología. Tenía claro que quería estudiar algo relacionado con estos temas y por eso me acabé decidiendo por Biología.

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