Trabajo consumido por una gota
Una gota de lluvia de 3.35 × 10−5 kg de masa cae verticalmente con rapidez constante bajo la influencia de la
gravedad y la resistencia del aire. Modele la gota como partícula. Mientras cae 1.50 × 102 m, ¿Cuál es el trabajo
consumido en la gota, (a) por la fuerza gravitacional? (¿b) Por la resistencia del aire?
F(grav) = m · g = 3,35 · 10^(-5) · 9,8 = 3.28 · 10^(-4) N dirigida hacia abajo.
Trabajo realizado por la fuerza gravitatoria sobre la gota, teniendo en cuenta que la fuerza y el desplazamiento se verifican en la misma dirección y sentido (alfa = 0 º):
W(grav) = 3.28 · 10^(-4) · 1,50 · 10^2 · cos 0 = 4,92 · 10^(-2) J
Al ser constante la rapidez, la aceleración es nula y la resultante de las fuerzas que actúan sobre la gota, también. Como la gravedad actúa hacia abajo y la resistencia hacia arriba,
F(grav) - F(resist) = 0
F(Resist) = 3.28 · 10^(-4) N dirigida hacia arriba
Trabajo realizado por la fuerza de resistencia del aire, teniendo en cuenta que esta fuerza y el desplazamiento se verifican en la misma dirección y sentidos opuestos (alfa = 180 º):
W(resist) = 3.28 · 10^(-4) · 1,50 · 10^2 · cos 180 = - 4,92 · 10^(-2) J
Evidentemente, el trabajo neto (la suma de todos los trabajos que se hacen sobre la gota) es cero.
