Energía potencial y posición

En este video hablaremos sobre cómo se almacena  la energía en un campo, y, en particular, cómo   es que si cambiamos la posición de los objetos  dentro de este campo podría cambiar la energía. Como un breve repaso, recordemos que la energía  es la capacidad para realizar un trabajo.   Además, hemos visto el concepto de trabajo,  el cual es igual a la magnitud de la fuerza  multiplicada por el desplazamiento que  ocurre en la dirección de esa fuerza.  También recordemos el concepto de  campo. Y no estamos hablando de un   campo con césped o un campo de fútbol. En realidad, estamos hablando de un   concepto general usado en física, el cual  nos permite predecir y explicar cómo dos   cosas que no se tocan la una a la otra pueden  interactuar, ejerciendo fuerzas entre sí. En otros videos, hemos hablado de eso.  De la idea de que nada realmente se   toca en este universo, solo que nosotros  conceptualizamos que a veces lo hacen. Pero solo como un ejemplo de un  campo, tenemos un campo eléctrico   aquí. Podría haber hecho un campo diferente, podríamos haber hecho un campo magnético,   o un campo gravitacional. Sin embargo, cuando  estudias relatividad general, la cual fue   definida por Einstein, nos damos cuenta de que no  es exactamente óptimo considerarla como un campo. Pero en un campo eléctrico como el que está  justo aquí, tenemos una carga positiva y una   negativa. Sabemos por experiencia que estas dos  cargas se atraen entre sí y, por convención,   vamos a dibujar estas líneas de campo que  van de lo positivo a lo negativo. Ahora bien,   si tuviéramos que soltar estas dos  cargas puntuales aquí, ¿qué pasaría? Bueno, sabemos que, debido al campo  eléctrico construido o creado,   o que imaginamos que fue creado por esta  carga negativa, esta otra carga positiva   tendría una fuerza de acción sobre la  carga negativa y viceversa, es decir,   que esta carga negativa también va a ser atraída  hacia la carga positiva. Esto ocurre debido a los   campos eléctricos creados por ambas cargas,  hacen que se muevan la una hacia la otra. Y así, cuando hablamos de energía en  campos o energía almacenada en campos,   de acuerdo con nuestra configuración inicial,  ¿cómo puede haber energía en este campo? ¿Cómo   es su capacidad para realizar un trabajo?  Pausa este video y reflexiona tu respuesta. Bueno, piénsalo de esta manera. Imagina  que si cada una de estas cargas estuviera   unida a algún tipo de masa, —déjame hacer esto con un   color que realmente puedas ver. Entonces, digamos que esta carga   remolca algún tipo de masa y esta otra hace  lo mismo aquí. Bueno, cuando sueltas ambas   masas y las cargas puntuales ejercen  fuerzas, y asumiendo que estas son lo   suficientemente grandes, van a poder tirar de  ambas masas, dirgiéndolas una hacia la otra. Es así que, hay una cantidad potencial de  trabajo que podría hacerse y podría continuar   hasta que estas cargas puntuales “se toquen”  —y hay que entrecomillar este concepto por   lo que comenté anteriormente—, o hasta que no  puedan acercarse más la una a la otra o hasta   que alguna otra cosa les impida acercarse más. Así que ahora, pensemos en cómo podría aumentar   la energía que se almacena en este campo. Pausa el video y reflexiona tu respuesta. Bueno, si mantuviera la carga  positiva en su posición,   pero tuviera que mover la carga  negativa en dirección opuesta  a la dirección de la fuerza que el campo  está tratando de ejercer. Entonces,   en lugar de tener la carga negativa aquí, ¿qué pasaría si la moviera hacia afuera? Una vez más, déjame hacerlo con  un color que puedas ver bien.  Si moviera la carga negativa aquí y esta  todavía estuviera remolcando algún tipo de masa,   puedes ver que cuando la moví en dirección opuesta  a la fuerza que el campo está tratando de ejercer,   he aumentado la energía en el campo porque ahora puedo aplicar más trabajo. Puedo arrastrar esta masa potencial  a una distancia mayor y así estar   aplicando un principio general: Si dejamos que estas cargas vayan   en la dirección de las fuerzas que están  siendo ejercidas sobre ellas debido al campo,   vamos a reducir la energía en el campo. Sin embargo, si movemos las   cargas contra las fuerzas del campo, —y como puedes deducir,   vamos a tener que aplicar energía al sistema  para hacer eso. Pero si lo hacemos, entonces   almacenaremos más energía en este campo porque,  en este caso, estarán más alejadas la una de la   otra y así podrían arrastrar las pequeñas  masas que están remolcando aún más lejos.