Page 184 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

8.5 Energía potencial 165

(a) (b) (c)
Figura 8.6 (a) Para levantar una masa m hasta una altura h se requiere un trabajo igual a mgh. (b) Por tanto,
la energía potencial es mgh. (c) Cuando se deja caer la masa tiene la capacidad para realizar el trabajo equi­
valente a mgh sobre el pilote.

El agua que está en Con base en lo anterior, la energía potencial U se determina a partir de
la rueda superior de
una noria tiene energía U = Wh = mgh Energía potencial (8.7)
potencial. A medida
que el agua cae, esta
donde W y m son, respectivamente, el peso y la masa de un objeto situado a una distancia h
energía se vuelve
energía cinética, la cual arriba de un punto de referencia.
se aprovecha para hacer La energía potencial depende de la elección de un nivel de referencia específico. La ener­
girar la rueda. La energía gía potencial gravitacional en el caso de un avión es muy diferente cuando se mide respecto a
potencial disminuye a la cima de una montaña, un rascacielos o el nivel del mar. La capacidad de realizar trabajo es
medida que la energía
mucho mayor si el avión cae al nivel del mar. La energía potencial tiene un significado físico
cinética aumenta.
únicamente cuando se establece un nivel de referencia.

J P Una caja de herramientas de 1.2 kg se halla 2 m por encima de una mesa que está a la vez
a 80 cm del piso. Determine la energía potencial respecto a la parte superior de la mesa y
respecto al piso.
Plan: La altura por encima de la mesa y la altura arriba del piso son los dos puntos de
referencia de la energía potencial. El producto del peso por la altura nos dará la energía
potencial respecto a ellos.

Solución (a): La energía potencial respecto a la parte superior de la mesa es
U = mgh = (1.2 kg)(9.8 m /s2)(2 m)
= 23.5 J

Observe que kilogramos, metros y segundos son las únicas unidades de masa, longitud y
tiempo que pueden ser congruentes con la definición de joule.

Solución (b): La altura total en el segundo caso es la suma de la altura de la parte superior
de la mesa a partir del piso y la altura de la caja de herramientas por encima de la mesa.

U = mgh = mg{2 m + 0.80 m)
= (1.2 kg)(9.8 m /s2)(2.8 m)
= 32.9 J