Energía potencial
Los carros de una montaña rusa alcanzan su maxima energía
potencial gravitacional en la parte mas alta del recorrido. Al descender, ésta es convertida en energía
cinética, la que llega a ser maxima en el fondo de la trayectoria
(y la energía potencial mínima). Luego, al volver a
elevarse debido a la inercia del movimiento, el traspaso de
energías se invierte. Si se asume una fricción insignificante, la
energía total del sistema permanece constante.
En un sistema físico, la energía
potencial es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para
realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o
configuración. Puede pensarse como
la energía almacenada en el sistema, o como
una medida del
trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra o .
La energía potencial puede presentarse como energía
potencial gravitatoria, energía potencial electrostatica, y
energía potencial elastica.
Mas rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar
asociada a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de
tensiones). Cuando la energíapotencial esta asociada a un campo
de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es
igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A.
Energía cinética
Los carros de una montaña rusa alcanzan su maxima energía
cinética cuando estan en el fondo de su trayectoria. Cuando
comienzan a elevarse, la energía
cinética comienza a ser convertida a energía potencial
gravitacional, pero, si se asume una fricción insignificante y otros
factores de retardo, la cantidad total de energía en el sistema sigue
siendo constante.
En física, la energía cinética de un
cuerpo es aquella energía que posee debido a su movimiento. Se define como
el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el
reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su
energía cinética salvo que cambie su velocidad. Para
que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un
trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética.
Suele abreviarse con letra Ec o Ek (a veces también T o K).
Un electronvoltio (eV) es la energía adquirida para un
electrón al moverse a través de una diferencia de potencial de 1
V, 1 eV = 1,6x10-19 J. Algunas veces se necesitan
unidades mayores de energía, y se usan los kiloelectronvoltios (keV),
megaelectronvoltios (MeV) y los gigaelectronvoltios (GeV). (1 keV=103 eV,
1 MeV = 106 eV, y 1 GeV = 109 eV).
Aplicando esta definición a la teoría de circuitos y desde un punto de vista mas intuitivo, se puede decir que
el potencial eléctrico en un punto de un circuito representa la
energía que posee cada unidad de carga al paso por dicho punto.
Así, si dicha unidad de carga recorre un circuito constituyendóse
en corriente eléctrica,ésta ira
perdiendo su energía (potencial o voltaje) a medida que atraviesa los
diferentes componentes del
mismo. Obviamente, la energía perdida por cada unidad de carga se
manifestara como
trabajo realizado en dicho circuito (calentamiento en una resistencia, luz en una lampara,
movimiento en un motor, etc.). Por el contrario, esta energía perdida se
recupera al paso por fuentes generadoras de
tensión. Es conveniente distinguir entre potencial eléctrico en un punto (energía por unidad de carga situada en ese
punto) y corriente eléctrica (número de cargas que atraviesan
dicho punto por segundo).
Usualmente se escoge el punto A a una gran distancia (en rigor el
infinito) de toda carga y el potencial eléctrico a
esta distancia infinita recibe arbitrariamente el valor cero. Esto permite
definir el potencial eléctrico en un punto poniendo y eliminando los índices:
siendo el trabajo que debe hacer un agente exterior para mover la
carga de prueba desde el infinito al punto en cuestión.
Obsérvese que la igualdad planteada depende de que se
da arbitrariamente el valor cero al potencial en
la posición de referencia (el infinito) el cual hubiera podido escogerse
de cualquier otro valor así como
también se hubiera podido seleccionar cualquier otro punto de
referencia.
También es de hacer notar que según la expresión que
define el potencial eléctrico en un punto,
elpotencial en un punto cercano a una carga positiva aislada es positivo porque
debe hacerse trabajo positivo mediante un agente exterior para llevar al punto
una carga de prueba (positiva) desde el infinito. Similarmente, el potencial
cerca de una carga negativa aislada es negativo porque un
agente exterior debe ejercer una fuerza (trabajo negativo en este caso) para
sostener a la carga de prueba (positiva) cuando esta (la carga positiva) viene
desde el infinito.
Por último, el potencial eléctrico queda definido como un escalar porque y son escalares.
Tanto como son
independientes de la trayectoria que se siga al mover la carga de prueba
desde el punto A hasta el punto B. Si no fuera así, el
punto B no tendría un potencial eléctrico único
con respecto al punto A y el concepto de potencial sería de
utilidad restringida.
Es posible demostrar que las diferencias de potencial son
independientes de la trayectoria para el caso especial representado en la
figura. Para mayor simplicidad se han escogido los puntos A y B en una
recta radial.
Una carga de prueba puede trasladarse
desde A hacia B siguiendo la trayectoria I sobre una recta
radial o la trayectoria II completamente arbitraria.
La trayectoria II puede considerarse equivalente a una trayectoria quebrada
formada por secciones de arco y secciones radiales alternadas. Puesto que estas
secciones se pueden hacertan pequeñas como se desee, la trayectoria quebrada puede
aproximarse a la trayectoria II tanto <
La 'molécula del amor'sólo dura un año
La química tiene vencimiento
Las fuertes emociones que se generan cuando dos personas acaban de enamorarse
estan originadas por una molécula conocida como factor de
crecimiento nervioso, en inglés nerve growth factor (NGF).
Dormir poco, comer menos y pensar constantemente en
otra persona. Eso son los síntomas del enamoramiento
que, según científicos de la universidad italiana de
Pavía, sólo dura un año.
Los científicos italianos encontraron niveles increiblemente mas
altos de NGF en la sangre de 58 personas que acababan de enamorarse locamente
que en la de un grupo de solteros y personas que
llevaban mucho tiempo con sus parejas.
Pero después de un año con la misma pareja, la cantidad de NGF o
'molécula del amor' en la sangre de los antiguos 'recién
enamorados' cayó a los mismos niveles que en el otro grupo, el de los
solteros y comprometidos desde hace tiempo.
Los investigadores no saben cómo suben los niveles de NGF al enamorarse,
pero lo que tienen muy claro es que esta molécula juega un papel muy importante en la química que surge entre
dos personas cuando comienzan una relación amorosa.