Trabajo y energía potencial
Me podría explicar por favor qué significado tiene el "valor negativo" del trabajo a que se refiere este párrafo tomado del Volumen II de "FÍSICA FUNDAMENTOS Y APLICACIONES"; autores: Robert M.Eisberg y Lawerence S. Lerner. (Página 296):
"Esta es la relación trabajo-energía potencial: la variación en la energía potencial de un sistema aislado es igual al valor negativo del trabajo realizado por la fuerza neta interna conservativa que actúa sobre el cuerpo duramente su movimiento."
"Esta es la relación trabajo-energía potencial: la variación en la energía potencial de un sistema aislado es igual al valor negativo del trabajo realizado por la fuerza neta interna conservativa que actúa sobre el cuerpo duramente su movimiento."
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Respuesta de leviatanxxi
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Es muy sencillo.
Fíjate que te habla de fuerzas conservativas. Un sistema (o un entorno) es conservativo cuando la energía mecánica se conserva, es decir, cuando no hay disipación o pérdidas de energía en forma de rozamiento, calor, etc. Estos sistemas conservativos son ideales; realmente no existen.
Además, estos sistemas conservativos tienen otra característica, y es que la energía potencial necesaria para mover un objeto en un entorno conservativo se almacena en forma de trabajo. Esto es lo que nos interesa, así que lo explicaré mejor.
La energía potencial depende de la altura, ya que se calcula como:
Ep = m · g · h, donde "m" es la masa del objeto, "g" es la gravedad y "h" es la altura a la que se encuentra.
Mover un objeto desde una altura a otra no es físicamente gratis. Hay que "pagar", y este pago se hace en forma de trabajo. El trabajo necesario se calcula como la diferencia entre la energía potencial del punto inicial y el punto final:
W = Ep inicial - Ep final.
Esta diferencia se parece a lo que física y matemáticamente se conoce como "incremento" o "variación", pero ESTÁ AL REVÉS, ya que el incremento es:
Magnitud final - magnitud inicial.
Como verás, la resta está al revés. Por eso decimos que la variación de energía potencial (Ep final - Ep inicial) es el trabajo negativo; porque coincide con la magnitud "trabajo", pero cambiando el signo, por el orden de las energías al hacer la resta.
Si ahora aplicamos esto a ejemplos prácticos, entenderás mejor el significado del signo que tiene en trabajo:
1. Imagina que quieres elevar un objeto. Tendrás que "hacer fuerza", porque lo normal es que un objeto tienda a estar cada vez más bajo, no más alto.
Al subir ese objeto, su altura final será mayor que su altura inicial, por tanto, su energía potencial final será mayor que su energía potencial inicial. De esta forma:
W = Ep inicial - Ep final será MENOR QUE 0. Si obtenemos un trabajo negativo, significa que actúan fuerza externas (digamos fuerzas " no naturales")
2. Imagina que quieres bajar un objeto. Al soltarlo no será necesario que tú hagas fuerza, porque lo normal es que un objeto tienda a estar cada vez más bajo, por lo que bajará solo.
Al bajar ese objeto, su altura final será menor que su altura inicial, por tanto, su energía potencial final será menor que su energía potencial inicial. De esta forma:
W = Ep inicial - Ep final será MAYOR QUE 0. Si obtenemos un trabajo positivo, significa que actúan fuerza propias (digamos fuerzas " naturales").
Si no he sido suficientemente claro, pregunta las dudas que te queden, sin problemas.
Fíjate que te habla de fuerzas conservativas. Un sistema (o un entorno) es conservativo cuando la energía mecánica se conserva, es decir, cuando no hay disipación o pérdidas de energía en forma de rozamiento, calor, etc. Estos sistemas conservativos son ideales; realmente no existen.
Además, estos sistemas conservativos tienen otra característica, y es que la energía potencial necesaria para mover un objeto en un entorno conservativo se almacena en forma de trabajo. Esto es lo que nos interesa, así que lo explicaré mejor.
La energía potencial depende de la altura, ya que se calcula como:
Ep = m · g · h, donde "m" es la masa del objeto, "g" es la gravedad y "h" es la altura a la que se encuentra.
Mover un objeto desde una altura a otra no es físicamente gratis. Hay que "pagar", y este pago se hace en forma de trabajo. El trabajo necesario se calcula como la diferencia entre la energía potencial del punto inicial y el punto final:
W = Ep inicial - Ep final.
Esta diferencia se parece a lo que física y matemáticamente se conoce como "incremento" o "variación", pero ESTÁ AL REVÉS, ya que el incremento es:
Magnitud final - magnitud inicial.
Como verás, la resta está al revés. Por eso decimos que la variación de energía potencial (Ep final - Ep inicial) es el trabajo negativo; porque coincide con la magnitud "trabajo", pero cambiando el signo, por el orden de las energías al hacer la resta.
Si ahora aplicamos esto a ejemplos prácticos, entenderás mejor el significado del signo que tiene en trabajo:
1. Imagina que quieres elevar un objeto. Tendrás que "hacer fuerza", porque lo normal es que un objeto tienda a estar cada vez más bajo, no más alto.
Al subir ese objeto, su altura final será mayor que su altura inicial, por tanto, su energía potencial final será mayor que su energía potencial inicial. De esta forma:
W = Ep inicial - Ep final será MENOR QUE 0. Si obtenemos un trabajo negativo, significa que actúan fuerza externas (digamos fuerzas " no naturales")
2. Imagina que quieres bajar un objeto. Al soltarlo no será necesario que tú hagas fuerza, porque lo normal es que un objeto tienda a estar cada vez más bajo, por lo que bajará solo.
Al bajar ese objeto, su altura final será menor que su altura inicial, por tanto, su energía potencial final será menor que su energía potencial inicial. De esta forma:
W = Ep inicial - Ep final será MAYOR QUE 0. Si obtenemos un trabajo positivo, significa que actúan fuerza propias (digamos fuerzas " naturales").
Si no he sido suficientemente claro, pregunta las dudas que te queden, sin problemas.
