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Calculadora de Energía Potencial — Soluciones Paso a Paso

La Calculadora de Energía Potencial calcula la energía potencial gravitatoria, la energía elástica, la energía cinética y aplica el principio de conservación de energía.

Ingrese las magnitudes conocidas y obtenga el resultado con solución completa paso a paso.

Cómo usar la Calculadora de Energía Potencial

  1. Seleccione un modo: Energía Gravitatoria, Energía Elástica, Energía Cinética o Conservación de Energía.
  2. Para Energía Gravitatoria, ingrese masa (kg), altura (m) y gravedad (predeterminado 9,81 m/s cuadrado). EP = mgh.
  3. Para Energía Elástica, ingrese la constante del resorte k (N/m) y el desplazamiento x (m). EP = 0,5 por k por x cuadrado.
  4. Para Energía Cinética, ingrese masa (kg) y velocidad (m/s). EC = 0,5 por m por v cuadrado.
  5. Para Conservación de Energía, ingrese masa, altura inicial, velocidad inicial y altura final.

Fórmula y Teoría

La energía potencial es energía almacenada debido a la posición o configuración de un objeto. La energía potencial gravitatoria (EP = mgh) depende de la masa, el campo gravitatorio y la altura.

La energía potencial elástica (EP = 0,5 por k por x cuadrado) se almacena en un objeto elástico deformado como un resorte.

La energía cinética (EC = 0,5 por m por v cuadrado) es la energía del movimiento. Duplicar la velocidad cuadruplica la energía cinética.

La ley de conservación de la energía establece que en un sistema aislado la energía total permanece constante. Sin fricción: EP_i + EC_i = EP_f + EC_f.

Ejemplos Resueltos

Ejemplo 1: Energía gravitatoria

Problema: Un objeto de 10 kg está a 5 m sobre el suelo. ¿Cuál es su EP? (g = 9,81)

Solución: EP = mgh = 10 * 9,81 * 5 = 490,5.

Respuesta: 490,5 J

Ejemplo 2: Energía elástica

Problema: Un resorte con k = 200 N/m se comprime 0,1 m. ¿Energía elástica?

Solución: EP = 0,5 * k * x^2 = 0,5 * 200 * 0,01 = 1.

Respuesta: 1 J

Ejemplo 3: Energía cinética

Problema: Una pelota de 2 kg se mueve a 8 m/s. ¿Energía cinética?

Solución: EC = 0,5 * m * v^2 = 0,5 * 2 * 64 = 64.

Respuesta: 64 J

Ejemplo 4: Conservación de energía

Problema: Una pelota de 3 kg se deja caer desde 20 m. ¿Velocidad justo antes del impacto?

Solución: mgh = 0,5mv^2. v = sqrt(2gh) = sqrt(2 * 9,81 * 20) = 19,81.

Respuesta: 19,81 m/s

Preguntas Frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre energía potencial y cinética?
La energía potencial es energía almacenada basada en posición o configuración. La energía cinética es energía de movimiento. Pueden convertirse mutuamente.
¿Se cancela la masa en problemas de conservación?
Cuando solo actúa la gravedad, la masa se cancela: mgh = 0,5mv cuadrado se simplifica a v = sqrt(2gh). La velocidad final es independiente de la masa.
¿Qué pasa si hay fricción?
Con fricción, parte de la energía mecánica se convierte en calor: EP_i + EC_i = EP_f + EC_f + W_friccion. Esta calculadora asume condiciones sin fricción.
¿Puede la energía potencial ser negativa?
Sí. La EP gravitatoria depende del punto de referencia. Si el objeto está debajo de la altura de referencia, EP es negativa. Solo las diferencias tienen significado físico.