La energía potencial elástica es la energía asociada con las propiedades elásticas de un resorte.

Un cuerpo tiene la capacidad de hacer trabajo cuando se une el extremo comprimido o estirado de un resorte.

Por lo tanto, tiene energía potencial, ya que el valor de esta energía depende de su posición.

Formula

La energía potencial elástica es igual a trabajo de la fuerza elástica que ejerce el resorte sobre un cuerpo.

Como el valor de trabajo de la fuerza elástica es igual, en módulo, el área del gráfico Fel X d (área del triángulo), tenemos:

Entonces como Tfe = Epor ej. La fórmula para calcular la resistencia a la tracción será:

Ser

K La constante elástica de la primavera. Su unidad en el sistema internacional (SI) es N / m (newton por metro).
X Deformación de resorte. Indica cuánto se ha comprimido o estirado el resorte. Su unidad en SI es m (metro).
Epor ej. Energía potencial elástica. Su unidad en SI es J (julio).

Cuanto mayor sea el valor de la constante del resorte y su deformación, mayor será la energía almacenada en el cuerpo (Epor ej.)

Transformación de energía potencial elástica.

Energía potencial elástica más energía cinética y la energía potencial gravitacional representar la energía energía de un cuerpo en un momento dado.

Sabemos que en los sistemas conservadores la energía mecánica es constante.

En estos sistemas, un tipo de energía se transforma en otro tipo de energía para que su valor total permanezca igual.

Ejemplo

El puenting es un ejemplo del uso práctico de la transformación de energía potencial elástica.

Salto de puenting: ejemplo de transformación de energía

En este deporte extremo, una cuerda elástica se ata a una persona y salta desde cierta altura.

Antes de saltar, la persona tiene energía gravitacional potencial, ya que está a cierta altura del suelo.

A medida que cae, la energía almacenada se convierte en energía cinética y estira la cuerda.

Cuando la cuerda alcanza su máxima elasticidad, la persona se levanta nuevamente.

La energía potencial elástica se transforma nuevamente en energía cinética y potencial.

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Ejercicios resueltos

1) Para comprimir un resorte a 50 cm, fue necesario ejercer una fuerza de 10 N.

a) ¿Cuál es el valor de la constante elástica de dicho resorte?
b) ¿Cuál es el valor de la energía elástica potencial de un cuerpo que está unido a este resorte?
c) ¿Cuál es el valor del trabajo realizado por la primavera en el cuerpo cuando se libera?

a) X = 50 cm = 0.5 m (SI)
Fel = 10 N
Fel = K. X
10 = K. 0.5 0.5
K = 10 / 0.5
K = 20 N / m

b) Epor ej. = K.X2 / 2
Epor ej. = 20. (0.5)2 / 2
Epor ej. = 2.5 J

c) como Tfe = Epor ej.entonces:
Tfe = 2.5 J

2) El juguete que se muestra en la figura siguiente se compone de una caja, un resorte y la cabeza de una muñeca. El resorte de 20 cm de largo (sin deformar) está unido a la parte inferior de la carcasa. Cuando la caja está cerrada, el resorte tiene 12 cm de largo. La cabeza de la muñeca tiene una masa de 10 g. Al abrir la caja, la cabeza de la muñeca se desprende del resorte y se eleva a una altura de 80 cm. ¿Cuál es el valor de la constante elástica de resorte? Considere g = 10 m / s2 y desprecio la fricción.

X = 20-12 = 8 cm = 0.08 m
m = 10 g = 0.010 kg
h = 80 cm = 0.8 m

Por el principio de conservación de la energía mecánica:

Epor ej. = Epg => K.X2 / 2 = m. g. h
K (0.08)2/ 2 = 0.01. 10 0.8
K = 0.16 / 0.0064
K = 25 N / m

3) ENEM – 2007

Con el diseño de la mochila ilustrado arriba, se pretende aprovechar, en la generación de energía para alimentar dispositivos electrónicos portátiles, parte de la energía desperdiciada al caminar. Las transformaciones de energía involucradas en la producción de electricidad mientras una persona camina con esta mochila se pueden resumir de la siguiente manera:

Las energías I y II, representadas en el esquema anterior, se pueden identificar, respectivamente, como

a) cinética y eléctrica.
b) térmica y cinética.
c) térmica y eléctrica.
d) sonido y térmica.
e) radiante y eléctrico.

4) ENEM – 2005

Tenga en cuenta la situación descrita en el cómic a continuación.

Tan pronto como el niño suelta la flecha, hay una transformación de un tipo de energía en otro. La transformación en este caso es energía.

a) potencial elástico en energía gravitacional.
b) energía potencial gravitacional.
c) potencial elástico en energía cinética.
d) cinética en energía potencial elástica.
e) gravitacional en energía cinética.