Una pelota que está en reposo se sitúa a una altura de 2 metros sobre el suelo y después se sube hasta una altura de 10 metros.
- ¿De qué tipo es la energía de la pelota?
- ¿En qué posición tiene mayor energía?
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a) ¿De qué tipo es la energía de la pelota?
Cuando hablamos de la energía de un objeto en reposo a una cierta altura sobre el suelo, nos referimos a la energía potencial gravitatoria. Este tipo de energía es la que almacena la pelota debido a su posición en el campo gravitatorio terrestre. Cuanto mayor sea la altura de la pelota, mayor será su energía potencial gravitatoria. La energía cinética, que es la energía asociada al movimiento, no se considera aquí porque la pelota está en reposo.
Entonces, la energía de la pelota es energía potencial gravitatoria.
b) ¿En qué posición tiene mayor energía?
Ahora vamos a calcular la energía potencial gravitatoria en las dos posiciones dadas: 2 metros y 10 metros sobre el suelo. Aunque no se nos da la masa de la pelota, podemos deducir la relación entre las energías potenciales sin conocer su valor exacto, ya que la masa y la gravedad son constantes y se cancelarán en nuestra comparación.
Primero, consideremos la pelota a 2 metros de altura:
\[ E_p (2 \, \text{m}) = m \cdot g \cdot 2 \]
Luego, la pelota a 10 metros de altura:
\[ E_p (10 \, \text{m}) = m \cdot g \cdot 10 \]
Para determinar en qué posición la pelota tiene mayor energía, comparamos las expresiones de energía potencial:
Ver Solución Completa
\[ E_p (10 \, \text{m}) = m \cdot g \cdot 10 \]
\[ E_p (2 \, \text{m}) = m \cdot g \cdot 2 \]
Es evidente que:
\[ 10 \cdot m \cdot g > 2 \cdot m \cdot g \]
Por lo tanto:
\[ E_p (10 \, \text{m}) > E_p (2 \, \text{m}) \]
Así, podemos concluir que la pelota tiene mayor energía potencial gravitatoria cuando está a 10 metros de altura. La razón es simple: cuanto más alta está la pelota, mayor es su capacidad para realizar trabajo al caer, debido a la mayor distancia que puede recorrer bajo la influencia de la gravedad.