¿Qué es la Energía Potencial? Fórmulas y Ejemplos

Todos hemos observado en algún momento un hermoso globo, en él se encuentra un gas que de manera forzada permanece en un espacio limitado haciendo que sus paredes se estiren. Una montaña rusa adquiere más velocidad en la medida que se eleva y se separa de la tierra. Esto es, por nombrar algunos ejemplos, lo que podría explicar de manera fácil en qué consiste la energía potencial.

Existen diversos tipos de energía con las que convivimos a diario, en el caso de la energía potencial, además de ser de carácter renovable, es capaz de almacenar potencia para generar un trabajo como consecuencia de la posición de un cuerpo y se puede manifestar de maneras diversas.

En este artículo te explicaremos en qué consiste la energía potencial, cómo está compuesta, las fórmulas que son utilizadas para determinarla y algunos ejemplos que te servirán para comprender de forma sencilla la posición de un cuerpo u objeto en un campo de fuerza.

¿Qué es la energía potencial?

El término de energía potencial fue utilizado por primera vez en 1853 gracias a William Rankine, el cual explicó que esta energía, sin importar la trayectoria de un cuerpo, es la que toma en cuenta la posición inicial y la posición final del mismo. Es decir, es la capacidad de generar un trabajo como consecuencia de la posición de un cuerpo para trasladarlo de una posición a otra. La energía potencial se refiere a la posición de un cuerpo inmóvil dentro de un sistema.

Siendo este tipo de energía asociada a la fuerza que actúa sobre un cuerpo, el cual depende únicamente de la posición de este en el espacio, necesario para que un sistema genere energía potencial que se realice un trabajo. Esta energía tiene la capacidad de transformarse en otras formas de energía.

Tipos de energía potencial

Existen diversos tipos o formas en que se manifiesta la energía potencial, entre ellas se encuentran:

Energía potencial electrostática: Esta forma de energía se puede localizar en los objetos que tienen la capacidad de atraerse o repelerse. La energía aumenta cuanto más cerca se encuentran los objetos que se repelen e igualmente en el caso contrario.

Energía potencial química: Está determinada por la organización estructural del átomo y la molécula. Es decir, la reacción química puede hacer que una sustancia se convierta en otra, como es el caso de la combustión que libera energía potencial, generando normalmente calor durante ese proceso, dando paso a la energía termal.

Energía potencial eléctrica: Es una energía renovable que se genera a partir de la actividad de las cargas eléctricas que son producidas internamente en los elementos conductores para generar lo que se denomina corriente eléctrica.

Energía potencial nuclear: Es la energía que se genera a partir de la desintegración de los átomos de un material llamado Uranio, produciendo un intenso calor gracias a la fuerza que se produce al unir y repeler los protones y neutrones entre sí.

Energía gravitatoria: Se refiere al cuerpo que se encuentra suspendido a cierta altura y deja de estarlo, por lo que la gravedad comienza a desarrollar su fuerza.

Energía elástica: Está determinada por la energía que posee un cuerpo al ser deformado, lo cual es diferente en cada cuerpo gracias a su grado de elasticidad. La energía se manifiesta en función a la capacidad de volver a su estado inicial después de la deformación.

Unidades que se utilizan para medir la energía potencial

La energía potencial se mide a través de la unidad Julios y se denota con la “J” mayúscula. En el caso de la masa, se mide en kilogramos y se expresa con la letra “m” minúscula. La altura se indica con la letra “h” y se mide en metros. La aceleración de la gravedad se distingue con la letra “g” y se mide en metros/segundo cuadrado (m/s2).

Fórmula para calcular 

Para calcular la energía potencial se aplica la siguiente fórmula:

Ep=m.g.h

La energía potencial es igual al resultado de multiplicar la masa (m) por la gravedad (g) por la altura (h). Es importante tener en cuenta a la hora de calcular la energía potencial que el valor de la gravedad terrestre es de 9,81 m/s2, cuando está por encima de la línea del ecuador de la Tierra y de 9,83 m/s2 en el caso de que esté por debajo del ecuador. La fuerza con que la tierra atrae los cuerpos en caída libre partiendo de cero es de 9,8 m/s, lo cual cesa repentinamente al chocar con el suelo en este caso.

Ejemplos

Diariamente convivimos con diferentes tipos de energía sin estar al tanto de su presencia, tal es el caso de la energía potencial. Por esta razón presentamos diversos ejemplos que harán entender mucho mejor esta teoría e identificar este tipo de energía en la vida cotidiana.

• Cuando nos balanceamos en un columpio, la energía presente es la gravitatoria pues dependemos de un soporte quedando suspendidos en el aire. Cuando este se balancea hacia delante y hacia atrás, se detiene por milisegundos, en el cual es capaz de almacenar energía para que su velocidad sea mayor. Es importante saber que cuando el columpio se encuentra inmóvil también está generando energía potencial. 
• Una liga, a diferencia del ejemplo anterior, en su estado natural no es capaz de generar energía potencial, pero gracias a su elasticidad cuando se estira comienza almacenar gran cantidad de energía potencial que luego se traduce en fuerza. Asimismo pasa con la cuerda de bungee que almacena energía potencial cuando está estirada.
• El trampolín presenta un tipo de energía potencial elástica que comienza a acumular energía cuando un cuerpo choca sobre él.
• Cuando observamos una roca en el borde de un acantilado, su energía potencial es de tipo gravitatoria. 
• Los fuegos artificiales poseen energía potencial cuando no han sido encendidos, pero en el mismo momento de entrar en contacto con una llama se obtiene energía potencial química, pues sus reactivos estallan generando el despliegue de luces.
• Otro caso común es cuando dos imanes se enfrentan por sus polos positivos, lo que genera un potencial electrostático.