Fuerzas conservativas | Trabajo y energía | Física | Khan Academy en Español

Summary

Las fuerzas conservativas son aquellas en las que el trabajo realizado depende únicamente de las posiciones inicial y final de un objeto, sin importar el camino que tome. Ejemplos de estas fuerzas son la gravedad y la fuerza de un resorte, las cuales permiten la conservación de la energía mecánica. En cambio, las fuerzas no conservativas, como la fricción y la resistencia del aire, dependen de la ruta y convierten la energía en formas no recuperables, como el calor. Esta diferencia afecta la conservación de la energía, con las fuerzas conservativas permitiendo el almacenamiento y recuperación de energía potencial, mientras que las no conservativas no lo permiten.

Takeaways

• 😀 Las fuerzas conservativas son aquellas cuyo trabajo depende solo de la posición inicial y final del objeto, no de la ruta tomada.
• 😀 Un ejemplo de fuerza conservativa es la gravedad, donde el trabajo realizado depende solo de la distancia vertical y no de la trayectoria.
• 😀 Si una masa se mueve de varias formas, el trabajo realizado por una fuerza conservativa, como la gravedad, no cambia y sigue siendo el mismo.
• 😀 El trabajo realizado por la gravedad es positivo cuando el objeto se mueve hacia abajo y negativo cuando se mueve hacia arriba.
• 😀 El trabajo total realizado por la gravedad en un objeto depende únicamente de la posición inicial y final, sin importar el camino recorrido.
• 😀 Las fuerzas conservativas como la gravedad o la de un resorte pueden tener una energía potencial asociada, que depende de la posición del objeto.
• 😀 La energía mecánica se conserva en sistemas con fuerzas conservativas, y se calcula como la suma de la energía cinética y las energías potenciales (gravitatoria o elástica).
• 😀 Las fuerzas no conservativas, como la fricción, no conservan la energía mecánica y convierten parte de esta en energía térmica.
• 😀 La fricción realiza trabajo negativo sobre un objeto, y el trabajo realizado depende de la ruta que siga el objeto, lo que la hace una fuerza no conservativa.
• 😀 La resistencia al aire también es una fuerza no conservativa, ya que su trabajo depende de los detalles del camino tomado por el objeto.

Q & A

¿Qué caracteriza a una fuerza conservativa?

Una fuerza conservativa es aquella en la que el trabajo realizado sobre un objeto depende solo de su posición inicial y final, no de la trayectoria seguida entre ellas.

¿Qué ocurre con el trabajo realizado por una fuerza conservativa, independientemente de la ruta seguida por el objeto?

El trabajo realizado por una fuerza conservativa no depende de la ruta seguida, solo depende de las posiciones inicial y final del objeto.

¿Cómo se calcula el trabajo realizado por la gravedad sobre una masa en caída?

El trabajo realizado por la gravedad se calcula multiplicando el peso de la masa por la distancia recorrida, en este caso sería 49 N x 6 m = 294 J.

Si una masa se mueve hacia abajo, luego hacia arriba, y después hacia abajo nuevamente, ¿cómo se calcula el trabajo realizado por la gravedad?

El trabajo total de la gravedad es igual al trabajo realizado durante el primer descenso (294 J), menos el trabajo realizado durante el ascenso (-294 J), y nuevamente 294 J durante el segundo descenso, lo que da un total de 294 J.

¿Por qué se considera que la gravedad es una fuerza conservativa?

La gravedad es considerada una fuerza conservativa porque el trabajo realizado por ella solo depende de las posiciones inicial y final de un objeto, no de la trayectoria seguida.

¿Qué diferencia a las fuerzas conservativas de las no conservativas?

Las fuerzas conservativas conservan la energía mecánica, mientras que las no conservativas, como la fricción, disipan energía en forma de calor, lo que no permite la recuperación completa de la energía.

¿Qué sucede cuando se realiza trabajo en contra de una fuerza conservativa, como la gravedad o un resorte?

Cuando se realiza trabajo en contra de una fuerza conservativa, como la gravedad o un resorte, la energía potencial se almacena y puede recuperarse al dejar que el objeto se mueva en la dirección de la fuerza.

¿Cómo se comporta el trabajo realizado por la fricción en relación con la trayectoria seguida?

El trabajo realizado por la fricción depende de la ruta tomada, ya que mientras más veces se recorra una trayectoria, mayor será el trabajo realizado y mayor la energía térmica generada.

¿Por qué la fricción no es considerada una fuerza conservativa?

La fricción no es considerada una fuerza conservativa porque el trabajo que realiza depende de la trayectoria seguida y disipa energía en forma de calor, lo que no permite la recuperación de la energía.

¿Por qué se dice que la energía potencial es asociada solo a fuerzas conservativas?

Se dice que la energía potencial está asociada a fuerzas conservativas porque estas fuerzas permiten almacenar energía que se puede recuperar, como en el caso de la gravedad o los resortes, mientras que fuerzas no conservativas como la fricción no permiten la recuperación de la energía.