Varias dudas sobre física relacionadas con carga, trabajo, fuerza, energía potencial y cinética
Quisiera hacerte unas preguntas... A ver si podes aclararme unas cuantas dudas que tengo:
1. Al transportar (por ejemplo) una caja pesada a velocidad constante sobre una superficie horizontal, ¿se realiza trabajo neto? (es decir, trabajo neto=variación de la energía cinética. ¿Hay diferencia entre trabajo y trabajo neto?)
2. ¿El trabajo realizado por una fuerza conservativa disminuye la energía potencial asociada a dicha fuerza?
3. En un choque perfectamente inelástico, ¿se pierde toda la energía cinética de las partículas?
4. ¿Cuándo un cuerpo se encuentra en equilibrio estático?
1. Al transportar (por ejemplo) una caja pesada a velocidad constante sobre una superficie horizontal, ¿se realiza trabajo neto? (es decir, trabajo neto=variación de la energía cinética. ¿Hay diferencia entre trabajo y trabajo neto?)
2. ¿El trabajo realizado por una fuerza conservativa disminuye la energía potencial asociada a dicha fuerza?
3. En un choque perfectamente inelástico, ¿se pierde toda la energía cinética de las partículas?
4. ¿Cuándo un cuerpo se encuentra en equilibrio estático?
1 Respuesta
Respuesta de mikel1970
1
1º Como dice el teorema de las fuerzas vivas, el trabajo neto ( o total) realizado por un sistema es la variación de energía cinética. En este caso, al moverse el cuerpo a velocidad constante la energía cinética no varía, con lo cual el trabajo total es nulo.
Ahora bien, el hecho de haber un trabajo total de cero no significa que no hala trabajo sobre el cuerpo, sino que la suma de todos es cero. Para mover el cuerpo nosotros tenemos que realizar una fuerza que sea capaz de vencer al rozamiento. Esa fuerza desarrolla un trabajo, pero el rozamiento realiza un trabajo negativo de igual valor, de forma que el trabajo total es nulo
WF+Wroz=0
pues
F=Fr
WF=F*s*cos0=F*s ( pues la fuerza y el desplazamiento tienen la misma dirección)
Wroz=Fr*s*cos(180)=-F*s, pues el rozamiento forma 180º con el desplazamiento
2º Sí, por la conservación de la energía. Sólo tiene sentido la definición de una energía potencial en el caso de fuerzas conservativas. Si un cuerpo tiene una energía potencial y la fuerza conservativa realiza un trabajo, es a costa de disminuir su energía potencial.
3º No, eso es una confusión debido al nombre.
En un choque elástico la energía cinética del sistema.
En un choque inelástico no se conserva la energía cinética, pero esto no quiere decir que se pierda. Un choque se dice inelástico cuando tras el choque ambas partículas quedan unidas. Pero si ambas partículas siguen moviéndose, quedará energía cinética (menor que la inicial), pero no necesariamente es nula.
Como en todo choque se conserva el momento cinético, para que la energía fuera nula, es decir la velocidad final de ambas partículas unidas fuera nula, entonces
pi=pf
m1*V1+m2*V2=(m1+m2)*V=0
tendría que ocurrir que
m1*V1=-m2*V2
Por ejemplo si chocan una masa de 5kg a 3m/sg contra otra de 3kg a 5m/sg en dirección contraria en un choque inelástico, tras el choque las partículas quedan paradas y será nula la energía cinética. Pero si cambiamos alguno de los valores ya no será cierto
4º Se dice que un cuerpo se encuentra en equilibrio estático cuando la suma de todas las fuerzas que actúan sobre él es nula. De esta forma el cuerpo permanecerá en reposo o seguirá moviéndose a la misma velocidad (ley de la inercia), pues no hay aceleraciones sobre él.
Este tipo de equilibrio estático es diferente al equilibrio dinámico que podemos resumir con el siguiente ejemplo:
Supón que nos repartimos 10 monedas entre los dos, de forma que yo me quedo con 6 y tú con 4. Si no repartimos más hemos llegado a un equilibrio estático.
Pero ahora supón que yo te doy una moneda a ti y en el mismo instante tú me das una moneda a mi. Desde fuera parece que yo siempre tengo 6 monedas y tú 4, pero eso no quiere decir que no haya reparto de monedas, sino que la velocidad con la que yo pierdo una moneda es la misma que la velocidad con la que le gano. Estaríoamos en una situación de equilibrio dinámico.
Ahora bien, el hecho de haber un trabajo total de cero no significa que no hala trabajo sobre el cuerpo, sino que la suma de todos es cero. Para mover el cuerpo nosotros tenemos que realizar una fuerza que sea capaz de vencer al rozamiento. Esa fuerza desarrolla un trabajo, pero el rozamiento realiza un trabajo negativo de igual valor, de forma que el trabajo total es nulo
WF+Wroz=0
pues
F=Fr
WF=F*s*cos0=F*s ( pues la fuerza y el desplazamiento tienen la misma dirección)
Wroz=Fr*s*cos(180)=-F*s, pues el rozamiento forma 180º con el desplazamiento
2º Sí, por la conservación de la energía. Sólo tiene sentido la definición de una energía potencial en el caso de fuerzas conservativas. Si un cuerpo tiene una energía potencial y la fuerza conservativa realiza un trabajo, es a costa de disminuir su energía potencial.
3º No, eso es una confusión debido al nombre.
En un choque elástico la energía cinética del sistema.
En un choque inelástico no se conserva la energía cinética, pero esto no quiere decir que se pierda. Un choque se dice inelástico cuando tras el choque ambas partículas quedan unidas. Pero si ambas partículas siguen moviéndose, quedará energía cinética (menor que la inicial), pero no necesariamente es nula.
Como en todo choque se conserva el momento cinético, para que la energía fuera nula, es decir la velocidad final de ambas partículas unidas fuera nula, entonces
pi=pf
m1*V1+m2*V2=(m1+m2)*V=0
tendría que ocurrir que
m1*V1=-m2*V2
Por ejemplo si chocan una masa de 5kg a 3m/sg contra otra de 3kg a 5m/sg en dirección contraria en un choque inelástico, tras el choque las partículas quedan paradas y será nula la energía cinética. Pero si cambiamos alguno de los valores ya no será cierto
4º Se dice que un cuerpo se encuentra en equilibrio estático cuando la suma de todas las fuerzas que actúan sobre él es nula. De esta forma el cuerpo permanecerá en reposo o seguirá moviéndose a la misma velocidad (ley de la inercia), pues no hay aceleraciones sobre él.
Este tipo de equilibrio estático es diferente al equilibrio dinámico que podemos resumir con el siguiente ejemplo:
Supón que nos repartimos 10 monedas entre los dos, de forma que yo me quedo con 6 y tú con 4. Si no repartimos más hemos llegado a un equilibrio estático.
Pero ahora supón que yo te doy una moneda a ti y en el mismo instante tú me das una moneda a mi. Desde fuera parece que yo siempre tengo 6 monedas y tú 4, pero eso no quiere decir que no haya reparto de monedas, sino que la velocidad con la que yo pierdo una moneda es la misma que la velocidad con la que le gano. Estaríoamos en una situación de equilibrio dinámico.
