Lanza una pelota al aire. Le ha proporcionado una velocidad inicial (¿de qué otra manera aumentará?) Y, por lo tanto, también le ha impartido energía cinética (KE) al principio. Observe la bola moverse hacia arriba.
A medida que la pelota se mueve hacia arriba, verá que la velocidad de la pelota se reduce, ya que la fuerza de la gravedad actúa contra ella. En Física, decimos que esta fuerza de gravedad está haciendo un trabajo negativo en la pelota.
La pelota ahora ha llegado a la cima, su velocidad es cero. Básicamente, la fuerza de gravedad ha hecho suficiente trabajo negativo para reducir la velocidad a cero y, por lo tanto, su KE también se ha convertido en cero. Digamos que este trabajo total realizado por gravedad en el viaje ascendente es W1 (sería un signo negativo, por ejemplo, -4J o -10J)
- Si tuvieras una 'válvula' microscópica que solo permitiera el paso de partículas de alta energía (como el demonio de Maxwell, pero sin el cálculo), ¿cómo podría esto no usarse como una máquina de movimiento perpetuo?
- ¿Por qué un momento de pareja solo puede ser equilibrado por una pareja igual y opuesta y no por un solo momento de fuerza?
- ¿Qué se entiende por temperatura de vacío?
- ¿Por qué la sombra de una pintura se identifica por un número aleatorio en lugar de su longitud de onda?
- Si giramos una pelota, ¿todos los puntos giran al mismo ritmo?
Pero lo que le sucedió al KE inicial. El KE de la pelota sigue reduciéndose a medida que sube, pero otra forma de energía sigue aumentando. Esta otra forma de energía es la energía potencial (PE). Por lo tanto, el PE al inicio es cero y sigue aumentando hasta que todo KE se haya convertido en PE cuando llegue a la cima del vuelo. La fuerza gravitacional que hizo un trabajo negativo en la pelota aumentó el PE de la pelota.
Ahora imagine el camino descendente de la pelota. Está listo para volver a la tierra porque tiene el PE almacenado. A medida que se mueve hacia abajo, la fuerza de la gravedad lo ayuda a aumentar su velocidad y, por lo tanto, la KE. Decimos que la fuerza de gravedad está haciendo un trabajo positivo en la pelota (digamos que es W2 y será positiva, como + 4J o + 10J, etc.). El KE sigue aumentando y el PE sigue reduciéndose, hasta que todo el PE se convierte en KE cuando la pelota toca el suelo.
Una fuerza se denominaría fuerza conservadora si cumple las siguientes condiciones:
- El sistema consta de 2 o más objetos. En este caso es bola y tierra
- La fuerza actúa entre estos 2 objetos.
- La fuerza funciona sobre el objeto cuando la configuración de los objetos cambia y transfiere energía entre KE y PE. Es W1 en este caso y el cambio en la configuración no es más que el cambio en la distancia entre la pelota y la tierra.
- Cuando se invierte la configuración, la fuerza invierte la transferencia de energía. En este caso, es el trabajo W2 durante el recorrido descendente de las bolas.
- Cuando W1 + W2 = 0, en una ruta de bucle cerrado, decimos que la fuerza en juego es una fuerza conservadora. De este modo se conserva la energía mecánica total (PE + KE) del sistema.
La fuerza gravitacional, el sistema de bloque de resorte, la fuerza magnética y la fuerza eléctrica son ejemplos de fuerzas conservadoras.
La fricción no es una fuerza conservadora ya que la fricción resulta en la disipación de energía en forma de calor que no puede recuperarse. Por lo tanto, no se almacena la energía potencial para su uso. Por lo tanto, una fuerza no conservadora no resultará en trabajo cero en un sistema de circuito cerrado
Mire este video de The Science Cube para completar su comprensión de las fuerzas conservadoras (y no conservadoras)
Enlace: Energía potencial de una partícula | Trabajo realizado por las fuerzas conservadoras # 8
