Energia potencial y cinetica

Energia potencial y Cinetica

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Juan Diego Guerrero - Jasson Yampuezan

Unidades

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Unidad 1: ENERGIA POTENCIAL

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Unidad 2:ENERGIA CINETICA

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Unidad 3:ACTIVIDAD PRACTICA

Unidad 1

Energia Potencial

ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA

1. ¿QUE ES?

Ep = m.g.h.

Es una forma de energía que un objeto posee debido a su posición, condición o configuración en un sistema. Es una de las principales categorías de energía en física, y se caracteriza por ser "almacenada", ya que puede transformarse en energía cinética u otras formas cuando el sistema cambia de estado.

Propiedades / ejemplos

Tipos

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Unidad 1

Propiedades y Ejemplos

• La energía potencial depende de la posición relativa del objeto en el sistema.
• Es una forma de energía almacenada que puede transformarse en otras formas de energía (cinética, térmica, etc.).
• En un sistema cerrado sin influencias externas, la energía total se conserva. Este principio es fundamental en la física.

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• Una roca en la cima de una montaña tiene energía potencial gravitatoria, que se convierte en cinética si la roca cae.
• Un arco tenso almacena energía potencial elástica en la cuerda estirada, la cual se convierte en energía cinética al soltar la flecha.
• Los alimentos contienen energía potencial química que nuestros cuerpos transforman en energía para realizar actividades.

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Unidad 1

Tipos de Energía Potencial

1.

Energía Potencial Gravitatoria:Es la energía que posee un objeto debido a su posición en un campo gravitatorio, como el de la Tierra. La fórmula para calcular la energía potencial gravitatoria es:

2.

Energía Potencial Elástica: Esta energía se encuentra en objetos elásticos, como resortes, cuando están comprimidos o estirados. Se calcula usando la fórmula:

U=m⋅g⋅h

U= 1/2 kx²

4.

Energía Potencial Eléctrica: Es la energía que posee una carga eléctrica debido a su posición en un campo eléctrico. La cantidad de energía depende de la magnitud de la carga.

3.

Energía Potencial Química: Es la energía almacenada en los enlaces químicos de las moléculas. Esta energía se libera o absorbe en las reacciones químicas.

Ej: los combustibles, los alimentos y las baterías.

Ej: el funcionamiento de los circuitos eléctricos.

Unidad 2

Energia Cinetica

energia cinetica rotacional

2. ¿que es?

Ek​ = 1/2 mv²

La energía cinética es un concepto fundamental en la física que se refiere a la energía asociada al movimiento de un objeto. Cualquier cuerpo que esté en movimiento, ya sea de forma rápida o lenta, posee energía cinética. Esta energía depende de dos factores principales: la masa del objeto y su velocidad.

Propiedades / ejemplos

Tipos

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Unidad 2

Propiedades y Ejemplos

• Dependencia de la masa: La energía cinética aumenta con la masa del objeto. A mayor masa, mayor energía cinética.
• Dependencia de la velocidad: La energía cinética depende de la velocidad al cuadrado. Si la velocidad se duplica, la energía cinética se cuadruplica.
• Siempre positiva: La energía cinética es siempre positiva o cero. No puede ser negativa.

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• Un coche en movimiento: Tiene energía cinética debido a su masa y velocidad.
• Una pelota lanzada al aire: Aunque su velocidad sea pequeña, aún tiene energía cinética mientras se mueve.
• Un avión volando: La gran velocidad a la que viaja incrementa significativamente su energía cinética.

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Unidad 2

Tiposde Energia Cinetica

2.

1.

Energía Cinética Translacional: Es la energía asociada al movimiento de un objeto en línea recta a través de un espacio. En este caso, todos los puntos del objeto se desplazan a la misma velocidad.

Energía Cinética Rotacional: Es la energía asociada al movimiento de un objeto alrededor de un eje de rotación. A diferencia de la cinética translacional, en este tipo de movimiento, diferentes partes del objeto tienen diferentes velocidades.

Ek​ = 1/2 mv²

Ek = 1/2​ Iω²

4.

Energía Cinética de Translación de Partículas: Este tipo de energía es clave en la teoría cinética de los gases y está relacionada con la temperatura.

3.

Energía Cinética Vibracional: Es la energía asociada con las vibraciones de las partículas dentro de un objeto. Este tipo de energía cinética ocurre cuando las partículas oscilan alrededor de una posición de equilibrio.

Ej: el movimiento de las moléculas de aire

Ej: las moléculas en una cuerda vibrando.

Unidad 3

Actividad Practica

Actividad

Energia Potencia y Energia Cinetica

Después de esta breve explicación sobre la energía potencial y energia cinética, exploraremos algunos ejercicios prácticos para aplicar estos conceptos y entender mejor cómo funciona en diferentes situaciones.

Energia Potencial

Energia cinetica

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Unidad 3

Actividad

Actividad I

Actividad II

Actividad IV

Actividad III

¡Muchas gracias!

Institucion Educativa Instituto Teresiano

¿Cuál de los siguientes factores NO afecta la energía potencial gravitacional de un objeto?

¿Sabías que...

A medida que un objeto se acerca a la velocidad de la luz, su energía cinética aumenta de manera no lineal. Según la relatividad de Einstein, la fórmula 𝐸𝑘=1/2 𝑚𝑣2 no es válida a altas velocidades. En su lugar, se utiliza la fórmula relativista 𝐸𝑘=(𝛾−1)𝑚𝑐2, donde 𝛾 es el factor de orentz y c es la velocidad de la luz. Esta excepción muestra cómo la energía cinética puede volverse infinitamente grande al acercarse a la velocidad de la luz, lo que impide que los objetos masivos puedan alcanzar esta velocidad.

¿Sabías que...

Conservación de la Energía Potencial en Fuerzas Conservativas

Montañas Rusas y Energía Potencial: En las montañas rusas, toda la emoción de los giros y caídas está controlada principalmente por la energía potencial. Al subir la montaña rusa al punto más alto, se acumula una gran cantidad de energía potencial gravitatoria, que luego se transforma en energía cinética a medida que desciende. Así que, en gran medida, la experiencia de los parques de diversiones es un "juego" de energía potencial y cinética.

• En sistemas donde solo actúan fuerzas conservativas, como la gravedad o la elasticidad, la energía potencial puede transformarse completamente en energía cinética o viceversa sin pérdida de energía total. Esto es la base del principio de conservación de la energía mecánica, que se utiliza para calcular movimientos y diseñar sistemas en los que la energía se intercambia de forma controlada, como en una montaña rusa o un péndulo.

En campos gravitatorios intensos o a grandes altitudes.

Ejemplo: Cerca de un agujero negro, la atracción gravitacional es tan fuerte que la energía potencial de un objeto no sigue la misma relación lineal que en la Tierra. Si una nave espacial se aproxima demasiado, su energía potencial sería inmensa, y la curvatura del espacio-tiempo distorsionaría su trayectoria. Aquí, la relatividad general nos proporciona una descripción más precisa de cómo la gravedad afecta la energía del objeto.

¿Sabías que...

La energía potencial gravitatoria tiene un papel crucial en la teoría de la relatividad de Einstein. En lugares con gravedad extrema, como en los agujeros negros, la energía potencial es tan intensa que incluso el espacio y el tiempo se deforman. De hecho, en un agujero negro, la energía potencial es tan enorme que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de su atracción.

¿Sabías que...

Cuando un atleta realiza un salto largo, su energía cinética máxima ocurre justo antes de despegar del suelo, a medida que alcanza la máxima velocidad. Esta energía cinética se convierte en energía potencial durante el vuelo. Por lo tanto, el rendimiento de los atletas está profundamente relacionado con su capacidad para transformar eficientemente la energía cinética en otras formas de energía, como la energía potencial, durante el salto.

¿Sabías que...

onservación de la Energía

Átomos y Moleculas: Imagina un vaso de agua hirviendo. A simple vista, ves el vapor saliendo del agua caliente. Lo curioso es que el vapor está formado por moléculas de agua que se mueven rápidamente y tienen energía cinética. Cuanto más caliente esté el agua, más rápido se moverán las moléculas, lo que se traduce en una mayor energía cinética promedio de las partículas del agua. Este movimiento molecular es lo que genera el calor que sentimos.

En un sistema cerrado, la energía total se conserva. La energía cinética puede transformarse en otras formas de energía, como la energía potencial, y viceversa. Por ejemplo, cuando un objeto cae bajo la influencia de la gravedad, su energía potencial se convierte en energía cinética a medida que desciende. Si no hay fuerzas externas, como la fricción, el sistema mantendrá su energía total constante.

¿Un objeto puede tener energía potencial y cinética al mismo tiempo?

Energía Cinética de una Pelota de Tenis

Una pelota de tenis con una masa de 0.057 kg que viaja a 30 m/s (aproximadamente 108 km/h, la velocidad promedio de un saque) tiene una energía cinética de 25.65 julios. A pesar de ser un objeto pequeño, su velocidad le da suficiente energía para generar un impacto importante en el juego. Esto muestra cómo objetos con menor masa, pero con velocidad alta, pueden almacenar cantidades significativas de energía.

¿Qué tipo de energía potencial está relacionada con la posición de un objeto en un campo gravitatorio?

¿Si dos objetos tienen la misma masa y se mueven a la misma velocidad, el objeto que está más alto sobre el suelo tiene mayor energía cinética?

¿Sabías que...

La energía potencial gravitatoria y la energía potencial elástica presentan diferencias importantes en cómo varían con la posición. En el caso de la energía potencial gravitatoria, esta es directamente proporcional a la altura del objeto, lo que implica que cambia de manera lineal con respecto a la posición. Sin embargo, la energía potencial elástica sigue una relación cuadrática, por lo que aumenta más rápidamente a medida que se estira o comprime un resorte.