Calculadora de energía potencial
Elige energía potencial gravitatoria para elevar una masa a una altura en el planeta que elijas, o energía elástica para un resorte estirado o comprimido una distancia dada. Los resultados están en julios y pies-libra.
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Fórmula
- Gravitatoria:
PE = m × g × h - Resorte elástico:
U = ½ × k × x², con la fuerzaF = k × x
Gravedad superficial g (m/s²): Tierra 9,80665 (gravedad estándar), Luna 1,62, Marte 3,71, Mercurio 3,70, Venus 8,87, Júpiter 24,79, Saturno 10,44 (NASA Planetary Fact Sheet). Los datos se convierten con exactitud: 1 lb = 0,45359237 kg, 1 ft = 0,3048 m, 1 in = 0,0254 m, y 1 ft·lbf = 1,3558179 J.
Ejemplo resuelto
Una masa de 10 kg se eleva 5 m en la Tierra.
- PE = 10 × 9,80665 × 5 = 490,3325 J
- Peso = 10 × 9,80665 = 98,0665 N
En la Luna, la misma elevación da 10 × 1,62 × 5 = 81 J.
Un resorte con k = 200 N/m estirado 0,5 m: U = ½ × 200 × 0.5² = 25 J, con una tracción de 200 × 0,5 = 100 N.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la energía potencial gravitatoria?
PE = m × g × h, con la masa en kilogramos, g en m/s² y la altura en metros. Elevar 10 kg a 5 m en la Tierra almacena 10 × 9,80665 × 5 = 490,33 J.
¿Cuánta energía potencial tiene la misma masa en la Luna o en Marte?
Solo cambia g. Los mismos 10 kg elevados 5 m almacenan 81 J en la Luna (g = 1,62), 185,5 J en Marte (g = 3,71) y 1239,5 J en Júpiter (g = 24,79), frente a 490,33 J en la Tierra.
¿Cuál es la fórmula de la energía potencial de un resorte?
U = ½ × k × x², donde k es la constante del resorte en N/m y x es el estiramiento o la compresión en metros. Un resorte de 200 N/m estirado 0,5 m almacena ½ × 200 × 0,25 = 25 J, y tira de vuelta con F = kx = 100 N.
¿Por qué la altura se mide desde un nivel de referencia?
Solo importan físicamente los cambios de energía potencial, así que tú eliges dónde la altura es cero, por ejemplo el suelo. Esta calculadora mide la energía ganada al elevar la masa desde ese nivel la altura que introduzcas.
¿La energía es la misma si uso libras y pies?
Sí, los datos se convierten con exactitud (1 lb = 0,45359237 kg, 1 ft = 0,3048 m). Elevar 10 lb a 10 ft en la Tierra almacena 135,58 J, que son exactamente 100 ft·lbf.