Question

¿Cuánta energía produce una piedra de 20 kg al dejarla caer de 20 m?​

Answer 1

La energía potencial gravitatoria de la piedra cuando aún no sido soltada y por tanto no ha caído es de 3920 Joules

Cuando la piedra llega al suelo toda su energía potencial se ha transformado en energía cinética. Siendo su energía potencial igual a cero

La energía potencial es junto con la energía cinética, el otro tipo de energía mecánica que pueden tener los cuerpos.

A diferencia de la energía cinética, la energía potencial está asociada a la posición que tienen los cuerpos, y no a su movimiento.

Definimos la energía potencial como aquella que poseen los cuerpos por el hecho de encontrarse en una determinada posición en un campo de fuerzas.

Esta energía depende de la altura y de la masa del cuerpo

Debido a que esta energía depende de la posición del cuerpo con respecto al centro del planeta se la llama energía potencial gravitatoria

La energía potencial se mide en Joules (J), la masa (m) en kilogramos (kg), la aceleración de la gravedad (g) en metros/ segundo-cuadrado (m/s²) y la altura (h) en metros (m)

Siendo

$\bold{1 \ J = kg \ . \ m^{2} /s^{2} }$

Solución

La fórmula de la energía potencial gravitatoria está dada por:

$\large\boxed{ \bold{ E_{p} = \ m\ . \ g \ . \ h }}$

Donde

$\bold{ m} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \large\textsf{masa del cuerpo }$

$\bold{ g} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \large\textsf{Valor de la aceleraci\'on gravitatoria }$

$\bold{ h} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \large\textsf{Altura a la que se encuentra el cuerpo }$

Cuando la piedra aún no ha sido soltada y por tanto no ha caído efectivamente posee energía potencial gravitatoria

Calculamos la energía potencial de la piedra cuando aún no se la ha dejado caer

$\large\boxed{ \bold{ E_{p} = \ m\ . \ g \ . \ h }}$

Reemplazamos en la fórmula

$\boxed{ \bold{ E_{p} = \ (20 \ kg)\ . \ (9,8 \ m/s^{2} ) \ . \ (20 \ m) }}$

$\bold{1 \ J = kg \ . \ m^{2} /s^{2} }$

$\large\boxed{ \bold{ E_{p} = 3920 \ Joules }}$

La energía potencial gravitatoria de la piedra cuando aún no ha caído es de 3920 Joules

Cuando la piedra cae y llega al suelo toda su energía potencial se ha transformado en energía cinética.

Por lo tanto cuando se deja caer la piedra y llega al suelo su energía potencial es igual a cero