 | ÁREA: FISICA | GRADO: 10° |
DOCENTE: ENAIDO MALDONADO POLO | CORREO: matematica. ceqa@gmail.com | |
FECHA: DEL 27 DE SEPT DEL 2024 | PERIODO: CUARTO | |
VALOR: LA AMISTAD Y LA PAZ | FRASE: "SOMOS INTEGRALES ASI NOS HIZO DIOSQUERIDOS AMIGOS OFRECE ESTA OPCION EDUCACION EN SABERES,VALOR Y FORMACION BUSCANDO EN NOSOTRO SIEMPRE LO MEJOR" |
FECHA: DEL 27 DE SEPTIEMBRE DEL 2024
GRADO: 10°
TEMA: ENERGIA POTENCIAL GRAVITATORIAL
SUBTEMA: ENERGIA POTENCIAL GRAVITATORIAL
LOGRO. Reconoce la mecánica clásica y plantea problemas sobre energía potencial
Energía Potencial Gravitacional - Ejercicios Resueltos
Fórmula de la Energía Potencial Gravitacional
La fórmula de la energía potencial gravitacional es muy fácil de aprender y de identificar, pues matemáticamente se expresa de la siguiente manera:
Donde:
Ep = Energía potencial gravitacional (medida en Joules) -> J
m = masa del cuerpo u objeto (medida en Kg )
g = gravedad o valor de la constante gravitatoria (g) = 9.8 m/s²
h = altura a la que está elevada el cuerpo u objeto (medida en metros) -> m
¿Cómo funciona la energía potencial gravitacional?
Veamos la siguiente imagen:
La energía potencial gravitacional de cualquier cuerpo localizado a cierta altura, depende del nivel tomado como referencia para obtener el cálculo de su energía.
Caso 1: Supongamos que el bloque tiene una masa de 3kg y deseamos encontrar la energía potencial respecto a la mesa. Entonces podríamos decir que la altura que necesitamos conocer para este cálculo tiene que partir de la diferencia entre la altura total de 2.3m respecto al suelo, y de 1.2m también respecto al suelo pero de la mesa. Entonces:
Ahora si podemos realizar nuestro cálculo de energía potencial para el bloque respecto a la mesa. Aplicamos la fórmula:
Lo que significa que la energía potencial es de 32.34 Joules.
Veamos el otro caso.
Caso 2: Supongamos que ahora deseamos encontrar la energía potencial del bloque pero respecto al suelo, entonces nuestro cálculo sería diferente, pues la distancia hacía al suelo es de 2.3 metros, ahora solamente sustituimos en la fórmula:
Lo que esperábamos un aumento en la energía potencial debido a que hay más altura, entonces concluimos lo siguiente.
La energía potencial gravitacional o gravitatoria de un cuerpo, es mucho mayor a medida que aumenta la altura de acuerdo al nivel de referencia considerado.
Ejercicios Resueltos de Energía Potencial Gravitacional
Veamos algunos ejemplos y problemas resueltos de energía potencial gravitacional. Desde lo más básico a problemas un poco más complejos.
Ejemplo 1.- Calcular la energía potencial gravitacional de una caja de acero de 45 kg si se encentra a una altura de 12 m.
SOLUCION
Podríamos omitir una imagen del problema, porque tenemos los datos necesarios para sustituir en la fórmula, sin embargo muchas veces es importante contar con una imagen para las personas que todavía no comprenden el concepto. Veamos!
Recopilando nuestros datos:
Datos:
Ep = ?
m = 45 kg
g = 9.8 m/s²
h = 12 m
Para obtener la energía potencial de dicho caja de acero, bastará con sustituir los datos que tenemos a la vista, y multiplicar.
Esto es una energía potencial de 5292 Joules.
Ejemplo 2.- Calcular a qué altura se debe encontrar un niño de 35 kg para que tenga una energía potencial gravitatoria de 450 J.
SOLUCION
Para este problema, tenemos que analizar nuestros datos:
Datos:
Ep = 450 J
m = 35 kg
g = 9.8 m/s²
h = ?
Como es la altura, la que debemos encontrar, entonces vamos a despejar a "h" de nuestra fórmula.
Despejando "h"
Si no sabes despejar, puedes ver varios ejemplos aquí.
Sustituyendo nuestros datos en la fórmula:
Para que el niño pueda tener una energía potencial de 450 Joules, solo necesita estar a una altura de 1.31 metros.
ACTIVIDAD EN CASA:
RESUELVE EL SIGUIENTE PROBLEMA:
1. Una pelota de hule de 2.5 kg es soltada desde un tobogán, dicha pelota se encuentra a una altura de 16 metros respecto al suelo, encuentre la energía potencial en el punto A y en el punto B
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