Lección 32: FUERZAS CONSERVATIVAS y NO CONSERVATIVAS FISICA: teoría, explicación, ejercicios y ejemplos
Fuerzas conservativas y no conservativas
Habíamos vistos que podíamos almacenar energía en forma potencial para después transformarla en energía cinética:
a) el martinete almacena energía potencial y luego la trasforma en trabajo mecanico cuando se deja caer y golpea algo que se necesita golpear
b) la pelota almacena energía potencial cuando es lanzada hacia arriba alcanzando su máximo cuando se para y queda quieta antes de empezas a caer, luego esta energía potencial empieza a transformarce en energía cinética a medida que la pelota cae
c) El sistema masa resorte sobre un riel sin fricción almacena energía potencial elástica cuando el resorte es comprimido o estirado y luego al soltarlo empieza a acelerarse transformando esta energía potencial elástica almacenada en energía cinética.
Trabajo realizado por la fuerza de la gravedad:
Un deportista corre por el camino A y luego por el camino B
El trabajo hecho por la gravedad no depende de la trayectoria sino de la posición inicial y final
Fuerzas conservativas
Una fuerza es conservativa si su trabajo se puede convertir de energía cinética a energía potencial o de energía potencial a energía cinética, es decir, su trabajo es reversible
Propiedades de las fuerzas conservativas:
-Pueden expresarse como la diferencia entre los valores iniciales y finales de una función de energía potencial.
– Es reversible.
– Es independiente de la trayectoria del cuerpo y depende sólo de los puntos inicial y final.
– Si los puntos inicial y final son el mismo, el trabajo total realizado por la fuerza es cero.
Si las únicas fuerzas que efectúan trabajo son conservativas, la energía mecánica total del sistema E=K1+U1 es constante.
Fuerzas no conservativas
La fuerza de rozamiento o fricción:
Cuando la caja se mueva de A hacia B la fuerza de rozamiento apunta hacia la izquierda pero cuando la caja se mueve de B hacia A la fuerza de rozamiento apunta hacia la derecha, entonces:
La fuerza de rozamiento no es reversible. Siempre le quita energía mecánica al sistema
La fuerza de resistencia de fluido:
La fuerza de resistencia de fluido actua hacia abajo cuando la pelota sube de A hasta B y cuando la pelota baja de B hasta C la fuerza de resistencia de fluido actua apuntando hacia arriba:
La fuerza de rozamiento no es reversible. Siempre le quita energía mecánica al sistema
Propiedades de las fuerzas no conservativas:
-El trabajo realizado por una fuerza conservativa no se puede representar con una función de energía potencial
-Son fuerzas disipadoras ya que hacen perder energía mecánica al sistema
-También hay fuerzas no conservativas que aumenta la energía mecánica del sistema como una explosión de pólvora. Es un proceso no reversible.