5.11: Energía Potencial

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Debido a la fuerza coulómbica de atracción o repulsión entre ellas, dos partículas cargadas variarán en energía a medida que alteremos la distancia entre ellas. Supongamos que tenemos cargas de +1 y —1 μC separadas por 1 cm, por ejemplo. Las cargas se podían separar a mano, y para cuando la longitud de un campo de fútbol quedara entre ellas, su fuerza atractiva sería despreciable. El gasto de energía muscular (0.898 J, para ser exactos) será necesario para llevar a cabo tal separación. Es decir, porque los cargos se atraen entre sí, debemos trabajar para separarlos.

De acuerdo con la ley de conservación de la energía, la energía muscular expandida para separar las cargas opuestas no puede ser destruida. Decimos que el 0.898 J es ganado por las dos cargas y almacenado como energía potencial. La energía potencial (símbolo E _p) es la energía que uno o más cuerpos tienen por su posición. Siempre podemos recuperar esta energía invirtiendo el proceso durante el cual se almacenó. Si las dos cargas opuestas vuelven a su separación original de 1 cm, su energía potencial disminuirá en 0.898 J. La energía liberada aparecerá como energía cinética, como calor, o en alguna otra forma, pero no puede ser destruida.

Si hubiéramos tomado dos partículas, las cuales tenían una carga de +1 μC para nuestro ejemplo de energía potencial, se habría requerido trabajo para empujarlas juntas contra su fuerza repulsiva. Su energía potencial aumentaría a medida que se juntaran desde los extremos de un campo de fútbol, y se requeriría 0.898 J para moverlos a una distancia de 1 cm de distancia. Debido a que la energía potencial de las partículas con carga similar aumenta a medida que se acercan, mientras que la de las partículas con carga opuesta disminuye, es conveniente asignar un valor de energía potencial cero a dos partículas cargadas que están separadas a larga distancia. Acercar un par de cargas positivas (o un par de cargas negativas) aumenta E _p a un valor positivo. Unir una partícula positiva y una negativa disminuye E _p, dando un valor negativo.