Lección 19: ENERGIA POTENCIAL ELASTICA DE UN RESORTE y TRABAJO DE UN RESORTE: teoría, fórmulas, integrales
Energía potencial elástica
Cuerpo elástico: es un cuerpo que luego de deformarse recupera su forma y tamaño original
Energía potencial: cuando efectuamos trabajo sobre el sistema para almacenar energía que después se convierte en energía cinética
A diferencia de la energía potencial gravitacional que es una propiedad compartida entre el cuerpo y la Tierra la energía potencial elástica sólo se almacena en el cuerpo elástico
Fuerza realizada sobre un resorte
Consideremos el almacenamiento de energía de un resorte ideal
Para mantener un resorte ideal estirado una distancia x debemos hacer una fuerza
Donde k es la constante del resorte o constante de fuerza
Trabajo hecho sobre un resorte
El trabajo que debemos efectuar sobre el resorte para mover un extremo desde una posición xl hasta una posición x2 es
Donde k es la constante del resorte
Si estiramos el resorte realizamos trabajo positivo sobre él
Si dejamos que el resorte vuelva a su posición de equilibrio sosteniéndolo de un extremo realizamos trabajo negativo sobre él
Trabajo hecho por un resorte
El trabajo hecho por un resorte para mover una caja desde una posición xl hasta una posición x2 es
Donde k es la constante del resorte
Si x1 y x2 son (+) y x1‹x2 W (-)
El resorte realiza trabajo negativo sobre la caja
Si x1 y x2 son (+) y x1›x2 W (+)
El resorte realiza trabajo positivo sobre la caja
Energía potencial elástica
Definimos la energía potencial elástica como:
La unidad de la energía potencial elástica es el joule (J) donde 1J=1Nm
El trabajo Wel efectuado sobre el bloque por la fuerza en términos de la energía potencial elástica:
A continuación gráficamos la energía potencial elástica vs el estiramiento y compresión del resorte
