Calculadora de energía potencial
Calcula la energía potencial gravitatoria a partir de la masa, la altura y la gravedad, o la energía elástica almacenada en un resorte estirado o comprimido. Despeja cualquier variable y consulta también la velocidad de caída libre o la fuerza del resorte.
Última actualización:
Altura sobre el nivel de referencia que elijas.
Estiramiento o compresión respecto a la longitud en reposo.
Cómo usar Calculadora de energía potencial
- Elige el tipo: gravitatoria (altura) o de resorte (elástica).
- Elige qué quieres calcular, por ejemplo la energía potencial, la masa o la altura.
- Introduce los valores conocidos con sus unidades. Para la gravedad, elige un planeta o escribe un valor de g personalizado.
- Lee la respuesta junto con la energía en otras unidades, la velocidad de caída libre o la fuerza del resorte.
- Compara el resultado en otros planetas o con otros desplazamientos en la tabla y el gráfico.
Fórmulas de la energía potencial
- Gravitatoria: EP = m g h, por lo que m = EP ÷ (g h) y h = EP ÷ (m g)
- Elástica (resorte): EP = ½ k x², por lo que k = 2 EP ÷ x² y x = √(2 EP ÷ k)
- Ley de Hooke: F = k x
- Velocidad de caída libre cuando la EP se convierte en energía cinética: v = √(2 g h)
Ejemplo: un escalador de 70 kg que gana 100 m de altura almacena 70 × 9.807 × 100 = 68,647 J, unos 68.6 kJ o 16.4 kcal de energía potencial (el cuerpo quema varias veces más energía de los alimentos porque los músculos no tienen un 100% de eficiencia).
Referencia de gravedad superficial
| Cuerpo | g (m/s²) | Respecto a la Tierra | EP de 1 kg elevado 1 m |
|---|---|---|---|
| Luna | 1.62 | 0.17× | 1.62 J |
| Marte | 3.71 | 0.38× | 3.71 J |
| Venus | 8.87 | 0.90× | 8.87 J |
| Tierra (estándar) | 9.80665 | 1.00× | 9.81 J |
| Júpiter (cima de las nubes) | 24.79 | 2.53× | 24.79 J |
Conversiones de unidades de energía
- 1 kJ = 1,000 J; 1 Wh = 3,600 J; 1 kWh = 3.6 MJ
- 1 cal = 4.184 J; 1 kcal (Caloría alimentaria) = 4,184 J
- 1 ft·lbf = 1.35582 J
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la energía potencial gravitatoria?
EP = m × g × h, donde m es la masa en kilogramos, g es la aceleración de la gravedad (9.80665 m/s² en la Tierra) y h es la altura en metros sobre un nivel de referencia. El resultado está en julios. Una masa de 10 kg elevada 5 m tiene 10 × 9.807 × 5 ≈ 490 J.
¿Cuál es la fórmula de la energía potencial elástica (de un resorte)?
EP = ½ × k × x², donde k es la constante elástica en N/m y x es el estiramiento o la compresión respecto a la longitud en reposo del resorte, en metros. Como x está al cuadrado, duplicar el estiramiento almacena cuatro veces más energía.
¿Qué nivel de referencia debo usar para la altura?
El que quieras, siempre que lo uses de forma coherente. Lo que importa físicamente son las diferencias de energía potencial, así que mide h desde el suelo, el terreno o el punto más bajo del movimiento.
¿A qué velocidad caerá un objeto si toda su energía potencial se convierte en energía cinética?
Igualando mgh = ½mv² se obtiene v = √(2gh), que no depende de la masa. Desde 5 m en la Tierra son unos 9.9 m/s. La resistencia del aire hace que las velocidades reales sean menores, sobre todo en objetos ligeros o grandes.
¿Qué valor de g debo usar?
La gravedad estándar es 9.80665 m/s², que a menudo se redondea a 9.81 o 9.8. El valor real de g en la superficie terrestre varía ligeramente, desde unos 9.78 m/s² en el ecuador hasta 9.83 m/s² en los polos. La gravedad en la superficie de la Luna es de unos 1.62 m/s² y en Marte de unos 3.71 m/s².
¿La ley de Hooke se aplica a todos los resortes?
Solo dentro del límite elástico del resorte. Más allá, el resorte se deforma de forma permanente y la fuerza deja de ser proporcional al desplazamiento, así que ½kx² ya no da la energía almacenada.
¿Se prueban todas las herramientas de FreeToolCabin para comprobar su calidad y precisión?
Sí. Cada herramienta del sitio pasa pruebas automáticas en navegadores reales para comprobar que el resultado es correcto y que no hay errores. Si encuentras un fallo o tienes una sugerencia, escríbenos a [email protected] y lo revisaremos.