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La concepción “energía potencial”
Existe bastante confusión con respecto a la concepción “energía potencial”. No se refiere a la expresión relacionada, sino a si esta expresión debe presentarse como negativa o no. Para evitar esta confusión en este artículo, se presentará una explicación fundamental de este fenómeno. Se considerarán dos situaciones: una estática y una dinámica.
Situación estática
La situación estática se define como dos masas m1 y m2 a una distancia r en reposo entre sí. Esta situación en sí es imposible en realidad, porque las masas se moverán inmediatamente entre sí si no se mantienen en esa posición por una fuerza externa. Para facilitar la discusión, se supone que cierta fuerza mística F (r) mantiene a las masas a la distancia mencionada r.
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En general, se acepta que F (r) = Gm1m2 / r2, con G la llamada constante gravitacional (6.7 * 10-11 Nm2kg-2). F (r) se escribirá en breve como C / r2.
En base a la relación “la energía es igual a la fuerza multiplicada por la distancia”, la energía potencial Ep del ejemplo considerado se define como: Ep = ∫ F (r) dr = -C / r.
Entonces, en primera instancia, ¡aparece un signo negativo! Sin embargo, para comprender mejor el concepto de energía potencial, deben considerarse los límites de esta integral.
Suponga que estos límites son r1 resp. r2, con el resultado de que ΔEp = + C (1 / r1-1 / r2).
Si r2> r1, las masas se han separado entre sí y ΔEp> 0, lo que significa que el sistema absorbió energía.
Si r2 <r1 las masas se movieron entre sí y ΔEp <0, lo que significa que el sistema liberó energía.
Estas conclusiones no contradicen nuestras expectativas.
Si se elige r2 ∞, ΔEp = + C / r1, un resultado que podría generar confusión, dado el Ep = -C / r mencionado anteriormente. Si se elige r1 ∞, ΔEp = -C / r2, de acuerdo con Ep = -C / r.
La confusión sobre la energía potencial se hace aún más fuerte debido a la expresión mgh para la energía potencial gravitacional, con h la altura sobre la superficie de la tierra yg la constante de gravedad: 9,81 m / seg2.
Si se elige r1 como radio re de la tierra y r2 como re + h, con h << re, entonces C (1 / r1-1 / r2) puede aproximarse por Ch / re2 = Google+ .mh / re2 = mgh , con g = Google + re2.
Situación dinámica
En esta situación, la masa m1 orbita alrededor de m2 a una distancia r. La fuerza mística, como se introdujo en la situación estática, ahora se reemplaza por la fuerza centrífuga real.
Además de eso, nada cambia en las consideraciones como se muestra en “situación estática”.
