Fuerza Conservativa

Ya hemos hablado de la energía cinética, que es la forma de almacenar energía en el movimiento de un sistema.

Ahora hablaremos de la energía “potencial”, que es aquella que el sistema puede tener aún estando en reposo, en función de las posiciones o deformaciones de las partes.

La denominación potencial hace referencia a la posibilidad de llegar a ser algo, y no tiene que ver con la potencia mecánica que definiremos más adelante; una energía potencial, como veremos, debe interpretarse como una capacidad “latente”, en el sistema.

• Ejemplo

Calcular la fuerza necesaria para detener en 30 metros un cuerpo de masa m = 200 kg que está viajando a razón de 10 m/s.

• Desarrollo

Calculemos la energía cinética inicial Ec0, para aplicar directamente W = ΔEc

W = −Ec0

Ec0 = 200 kg × (10 m/s)2

Ec0 = 10.000 J; entonces W = −10.000 J,

y la fuerza tangencial media es

FT = −10.000 / 30

FT = −333,3 N

Si quisiéramos aplicar la ley del impulso, deberíamos calcular primero el tiempo demorado. Para ello decimos:

supongamos que es un MRUV, con v0 = 10 m/s, y vf = 0, entonces vm = 5 m/s. Para recorrer 30 m se demorarían 30 / 5 = 6 s. El impulso aplicado es igual a la variación de la cantidad de movimiento: - 2.000 kg m/s, entonces

la fuerza media tangencial: −2.000 / 6 = −333,3 N.

La Ley del Impulso permite relacionar la fuerza tangencial con las velocidades inicial y final a través del tiempo demorado, según:

FT Δt = Δp

El teorema del trabajo y la energía cinética permiten relacionar las mismas cosas, fuerza tangencial con velocidades inicial y final a través de la distancia recorrida, según:

FT d = ΔEc

Si en un problema en el que estamos trabajando con fuerza tangencial y veloci- dades, tenemos el tiempo demorado, podemos aplicar directamente la Ley del Impulso,mientras que si tenemos la distancia recorrida, conviene aplicar trabajo y energía cinética.

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FT(media)

FT(media)

6.3. Sistemas con fuerzas conservativas

Trabajo y energía algo que puede llegar a manifestarse si se dan determinadas condiciones.

La idea básica de un sistema que almacena energía mecánica en forma potencial significa que su estructura o naturaleza es tal que, cuando un agente externo realiza sobre él un trabajo positivo W llevando sus partes desde una posición A hasta otra B, si luego el sistema puede retornar de B a A, lo hace realizando esa misma cantidad de trabajo W positivo) sobre el agente externo (le devuelve la energía antes suministrada).

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