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Energia Potencial Elastica

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on 28 April 2014

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Energía Potencial Elástica
Formula
Problema 1
Una fuerza de 540 N estira cierto resorte una distancia de 0.150 m ¿Qué energía potencial tiene el resorte cuando una masa de 60 Kg cuelga verticalmente de él?
Vídeo
Definición
es el aumento de energía interna acumulada en el interior de un sólido deformable como resultado del trabajo realizado por las fuerzas que provocan la deformación.
Un ejemplo de energía potencial elástica son los resortes.
Problema 2

Un resorte tiene una constante de fuerza k = 1200 N/m,¿Cuánto debe estirarse el resorte para almacenar en él 80 J de energía potencial?

Se tiene el valor de la energía potencial elástica y la constante de fuerza del resorte. De la ecuación de energía potencial:
Ley Hooke
Para todas las deformaciones que cumplan la ley de Hooke, la energía potencial elástica almacenada en el cuerpo deformado es proporcional al cuadrado de la deformación.

originalmente formulada para casos del estiramiento longitudinal, establece que el alargamiento unitario que experimenta un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada

Una fuerza de 540 N estira el resorte hasta 0.150 m. La constante de fuerza es:

k = Fe / x = 540 N / 0.150 m = 3600 N / m.

Luego, la deformación x del resorte causada por el peso del bloque es:

x = Fe / k = (m*g) / k

x = ((60 Kg)*(9.8 m/s^2)) / (3600 N/m) = 0.163 m

La energía potencial elástica almacenada en el resorte es:

Uel = 1/2 * (3600 N/m) * (0.163 m)^2 = 47.82 J
un cuerpo elástico es aquel cuerpo deformable que recupera su forma y tamaño originales después de deformarse. La deformación de éstos cuerpos es causada por una fuerza externa que actúa sobre ellos.
Para definir la energía potencial elástica se introduce el concepto de un resorte ideal, que es aquel que se comporta como un cuerpo elástico, ejerciendo una fuerza en su proceso de deformación.
Cuando un resorte ideal está estirado cierta longitud x (m), éste quiere volver a su longitud y forma original; es decir, cuando no está estirado
K = Constante del resorte
Δx = Desplazamiento desde la posición normal
Epe = Energía potencial elástica

Para conocer la energía potencial elástica almacenada en el resorte, se debe conocer la constante de fuerza del resorte y su deformación causada por el peso de la masa de 60 Kg.
Esta energía está asociada a las deformaciones que experimenta un cuerpo cuando aplicamos sobre él una fuerza.
Consideremos, a modo de ejemplo, la cuerda de un reloj. Cuando damos cuerda al reloj estamos deformando una lámina de acero. Para poder hacerlo, debemos entregarle energía. La lámina almacena esta energía en forma de energía potencial elástica, y la devuelve haciendo funcionar el reloj.
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