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Fuerzas Conservativas y no conservativas

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¿Cómo afecta una fuerza no conservativa en el proceso de cálculo de energía?

Por la necesidad de calcular el trabajo de una máquina, y por ende, su potencia, debemos tener en cuenta el tipo de fuerzas que lo producen, ya que algunas fuerzas facilitan el cálculo de trabajo porque no dependen de la trayectoria, sino de las posiciones inicial y final

Aprendamos sobre las fuerzas conservativas.

La imagen muestra un balón que cae libremente desde el punto A al punto B.

- Calcula el trabajo que realiza la fuerza del peso cuando el balón se traslada del punto A al punto B.
- Luego calcula el trabajo del punto B al punto A.
- ¿Cuánto es el trabajo total a lo largo del camino A – B - A?
- Calcula la variación de energía potencial en los puntos A y B
- ¿Qué concluyes respecto al trabajo entre el punto A y B?

Una fuerza conservativa es aquella cuyo trabajo depende únicamente de las posiciones inicial y final de la partícula y no de la trayectoria que ésta ha descrito para ir desde la posición inicial a la final.

Una consecuencia de este hecho es que el trabajo de una fuerza conservativa a lo largo de una trayectoria cerrada es cero, por ejemplo, la gravitatoria (el peso) o la elástica.

Sólo las fuerzas conservativas dan lugar a la energía potencial. El cálculo del trabajo realizado por fuerzas conservativas se reduce a una simple resta:

Aprendamos sobre las fuerzas No conservativas

La imagen muestra un bloque que se desliza sobre una mesa y su fuerza de rozamiento respectiva, desde el punto A al punto B.

- Calcula el trabajo que realiza la fuerza de rozamiento, cuando el objeto se traslada del punto A al punto B.
- Luego calcula el trabajo del punto B al punto A.
- ¿Cuánto es el trabajo total a lo largo del camino A – B - A?

Si lanzas un objeto sobre una mesa, este se desliza hasta cierto punto y se detiene.

- Compara la energía mecánica en el momento en que le objeto toca la mesa y en el momento en el que se detiene.
- ¿Se conserva la energía mecánica? Explica.
- ¿Qué sucede con la energía faltante? Explica.

Las fuerzas no conservativas son aquellas en las que el trabajo a lo largo de un camino cerrado es distinto de cero.

También se puede expresar como aquellas que extraen energía mecánica del sistema. Por lo tanto, la energía mecánica total no es constante, se disipa en otros tipos de energías como la energía calórica. Se debe tener en cuenta el trabajo realizado por la fuerza no conservativa.
Es decir, ΔEm = Wnc ( variación de energía mecánica igual a trabajo de la fuerza no conservativa).

Ejemplo de fuerzas no conservativas: la fricción.

Aprendamos sobre las fuerzas No conservativas

Ahora observa y analiza con cuidado cada una de las situaciones representadas en las siguientes imágenes, enfoca tu atención sobre todo en las condiciones en que varía la energía mecánica de cada sistema, desde el inicio hasta el final de las interacciones.
(Nota: desprecia el rozamiento con el aire)