Caminamos aquí Caminamos allí, caminamos a todas partes. Tal vez te diriges al trabajo o a almorzar en una ciudad ocupada. Estás gastando energía, y el ejercicio es bueno para ti. Pero, ¿qué pasaría si, además de eso, pudiéramos recuperar toda esa energía suministrada libremente y convertirla en electricidad utilizable?
Esto es algo real. Se han instalado sistemas en docenas de países. Mira este video. ¿Y por qué parar allí? Podrías ponerlos en discotecas y arnés ese elegante juego de pies para alimentar las luces estroboscópicas. O construirlos en cuadrículas de hopcotch de juegos. Cuando comienzas a pensar en ello, las posibilidades son infinitas.
Pero, ¿cómo funciona? ¿Y cuánta potencia puede generar? Obviamente, una persona no haría mucha diferencia, pero convierta las aceras repletas de Nueva York y realmente podría tener algo. ¿Podríamos poner esto en todo el mundo y dejar de usar combustibles fósiles? ¡Averigüemos!
Sigue la pelota de rebotes
Primero necesitamos un modelo de humano caminando. No sudor, ¿verdad? Caminar es tan fácil que un niño de 1 año puede hacerlo. Bueno, en realidad, la locomoción bipedal es terriblemente complicada desde una perspectiva física. En serio, si tuviera que aprender a caminar desde un modelo de física, aún estaría en una cochecito. Así que comencemos con algo más simple: una pelota que rebota.
Lo creas o no, esta es una analogía bastante buena. Podemos ver de inmediato que hay tres tipos de energía involucrados: energía cinética, energía potencial gravitacional y energía potencial de primavera.
Energía cinética tiene que ver con el movimiento de un objeto: cuanto más rápido se mueve, más energía cinética tiene. Si toma una pelota y la suelta, acelerará hacia abajo, lo que significa que su energía cinética está aumentando. Pero, ¿de dónde vino esa energía extra?
Respuesta: se almacena en el campo gravitacional. Esto es energía potencial gravitacional. La cantidad depende de la fuerza del campo (gramo = 9.8 Newtons por kilogramo en la Tierra), la masa del objeto, y qué tan alto sobre el suelo está. A medida que cae una pelota, la energía potencial gravitacional disminuye y la energía cinética aumenta.
Justo ahí puedes ver algo muy poderoso. Lo llamamos conservación de energía. Esto dice que si tenemos un sistema sin entradas o salidas de energía, lo que se llama un sistema cerrado, la energía puede cambiar la forma, pero la cantidad total de energía permanece constante.
Finalmente tenemos energía potencial de primavera. Esta es la energía almacenada en un objeto elástico cuando está comprimido. Cuando la pelota golpea el suelo, se deforma y se detiene. Si tuviera una cámara de alta velocidad, la vería aplanarse durante una fracción de segundo a medida que la energía cinética se convierte en energía de primavera.
Luego la bola se rebota para recuperar su forma. La energía potencial de primavera se convierte en energía cinética en la dirección opuesta y los trampolines de la bola hacia arriba. Así es como se ve:
Animación: Rhett Allain
