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¿Cuál es la diferencia entre trabajo y energía potencial?

¿Cuál es la diferencia entre trabajo y energía potencial?

La energía del trabajo El principio es una de las grandes ideas en los cursos de introducción a la física. Es tan grande que la presentación del libro de texto puede resultar un poco confusa, pero no tiene por qué ser así.

¿Cómo introducen los libros de texto el principio trabajo-energía?

No he mirado todos los libros de texto introductorios, pero parece que todos siguen un estilo similar. Oh, esto es para el curso de física basado en álgebra. Eso significa que no hay integración, no hay productos punto.

Así es como lo hacen (aproximadamente).

Conservacion de energia. Muchos textos comienzan con algún tipo de declaración como “la energía no se crea ni se destruye”.

Tipos de energía. Hay muchos tipos diferentes de energía: cinética, potencial, energía térmica, energía química.

Definición de trabajo. El trabajo se define como la capacidad de cambiar la energía. Sé que suena tonto, pero a veces los libros de texto tienen una definición circular como esa. Luego pasan a definir el trabajo de alguna manera. Por lo general, se verá así:

La te xi t 1

Para que lo sepas, esa es una buena definición de trabajo.

Trabajo no conservador. Esta es la parte por la que se esfuerzan la mayoría de los libros de texto. Ésta es la versión del principio trabajo-energía.

La te xi t 1

El trabajo no conservador es un trabajo que depende del camino. El trabajo conservador es independiente del camino. Un gran ejemplo de trabajo no conservador es el trabajo realizado por fricción. Suponga que empujo un bloque a lo largo de una superficie con fricción desde el punto A al punto B a lo largo de los dos caminos que se muestran.

Clave de bocetos de verano 14

El trabajo realizado a lo largo de la ruta 2 será mayor que la ruta 1. Sin embargo, si se trata de un trabajo realizado por gravedad (sin fricción), el trabajo realizado a lo largo de las dos rutas solo dependerá de los puntos de inicio y finalización. La gravedad es conservadora, la fricción no es conservadora. ¿Por qué importa esto? Bueno, resulta que para cualquier fuerza conservadora (como la gravedad, resortes, electrostática) podrías hacer que ese trabajo sea un potencial en lugar de un “trabajo realizado por”. Por lo general, así es como lo explica un libro de texto; quizás no sea la mejor descripción.

Casos especiales. ¿Qué pasa con los casos especiales en los que el trabajo (trabajo no conservador) realizado es cero? En estos casos, podemos simplemente decir que hay energía constante. Elija dos puntos cualesquiera en el espacio y lo siguiente sería cierto:

La te xi t 1

Esto no está mal, pero es solo para el caso especial en el que el trabajo es cero.

Un enfoque diferente

¿Por qué necesitamos un enfoque diferente? Creo que la presentación anterior es un poco inconexa y confusa. Así es como lo presento en clase. Primero, dos notas. Mis puntos de vista sobre la energía del trabajo están fuertemente influenciados por el libro de texto Materia e Interacciones (que creo que es asombroso). En segundo lugar, puede causar un pequeño problema cuando su enfoque no es el mismo que el del libro de texto.

¿Qué es energía? La energía es solo una forma de ver el mundo. El principio de trabajo-energía es una herramienta matemática que funciona muy bien para predecir y explicar fenómenos del mundo real. Eso es. El principio trabajo-energía es algo que funciona (juego de palabras).

La versión más simple del principio trabajo-energía es para una partícula de un solo punto. La definición anterior de trabajo todavía está bien, pero en el caso de una partícula puntual, el principio de trabajo-energía es:

La te xi t 1

Eso es. Una partícula puntual solo puede tener energía cinética. Nota: en Materia e interacciones, esto sería W = ΔE donde es la energía de una partícula. Esta versión es diferente porque incluye una definición de energía que también funciona a velocidades relativistas.

Se trata del sistema. Si desea una energía potencial, debe elegir un sistema que incluya más que solo una masa. Consideremos una bola lanzada desde el reposo cerca de la superficie de la Tierra que cae una distancia h.

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