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T1: Interacción gravitatoria
Energía y trabajo
Teoría
2023 · Ordinaria · Suplente
A2-a
Examen
a) Razone si son ciertas las siguientes afirmaciones: i) La variación de energía mecánica de un cuerpo es siempre diferente de cero si sobre él actúan fuerzas no conservativas. ii) La variación de energía cinética de un cuerpo es siempre nula si las fuerzas no conservativas que actúan sobre el cuerpo no realizan trabajo.
Energía mecánicaFuerzas no conservativasEnergía cinética
a) i) La variación de energía mecánica de un cuerpo es siempre diferente de cero si sobre él actúan fuerzas no conservativas.

Esta afirmación es FALSA. El Teorema de la Energía Mecánica establece que la variación de la energía mecánica de un sistema es igual al trabajo realizado únicamente por las fuerzas no conservativas (WncW_{nc}) que actúan sobre él:

ΔEm=Wnc\Delta E_m = W_{nc}

Para que la energía mecánica varíe (ΔEm0\Delta E_m \neq 0), no es suficiente con que existan fuerzas no conservativas, sino que estas deben realizar un trabajo neto. Si la fuerza no conservativa es perpendicular al desplazamiento en todo momento, su trabajo será nulo y la energía mecánica permanecerá constante. Un ejemplo es un bloque que se desliza por una superficie horizontal sin rozamiento: la fuerza Normal es una fuerza no conservativa, pero al ser perpendicular a la trayectoria, WN=0W_{N} = 0 y la energía mecánica se conserva.

a) ii) La variación de energía cinética de un cuerpo es siempre nula si las fuerzas no conservativas que actúan sobre el cuerpo no realizan trabajo.

Esta afirmación es FALSA. Según el Teorema de las Fuerzas Vivas (o Teorema del Trabajo-Energía), la variación de la energía cinética de una partícula es igual al trabajo total realizado por todas las fuerzas que actúan sobre ella, tanto conservativas (WcW_c) como no conservativas (WncW_{nc}):

ΔEc=Wtotal=Wc+Wnc\Delta E_c = W_{total} = W_c + W_{nc}

Aunque el trabajo de las fuerzas no conservativas sea nulo (Wnc=0W_{nc} = 0), la energía cinética cambiará siempre que el trabajo de las fuerzas conservativas sea distinto de cero (Wc0W_c \neq 0). Por ejemplo, en la caída libre de un cuerpo (donde solo actúa el peso, que es una fuerza conservativa) y despreciando el rozamiento del aire (Wnc=0W_{nc} = 0), el trabajo del peso provoca un aumento de la velocidad y, por tanto, una variación en la energía cinética (ΔEc>0\Delta E_c > 0).