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T1: Interacción gravitatoria
Energía y trabajo
Teoría
2024 · Extraordinaria · Suplente
A1-a
Examen
a) Una partícula se desplaza entre dos puntos siguiendo una determinada trayectoria. Sobre la partícula actúan fuerzas conservativas y no conservativas, que en total realizan un trabajo WW. Razone si son verdaderos los siguientes enunciados: i) WW es igual a la variación de energía cinética de la partícula. ii) W=ΔEpW = - \Delta E_p, donde EpE_p es la energía potencial.
trabajoenergía cinéticaenergía potencial+1
a) i) WW es igual a la variación de energía cinética de la partícula.

Este enunciado es verdadero. Se fundamenta en el Teorema del Trabajo y la Energía (o teorema de las fuerzas vivas), el cual establece que el trabajo total realizado por todas las fuerzas (tanto conservativas como no conservativas) que actúan sobre una partícula es igual a la variación de su energía cinética:

Wtotal=ΔEc=Ec,fEc,iW_{total} = \Delta E_c = E_{c,f} - E_{c,i}

Como el enunciado define WW como el trabajo total realizado por el conjunto de fuerzas, la igualdad se cumple independientemente de la naturaleza de dichas fuerzas.

a) ii) W=ΔEpW = - \Delta E_p, donde EpE_p es la energía potencial.

Este enunciado es falso. La relación W=ΔEpW = - \Delta E_p solo es aplicable al trabajo realizado exclusivamente por las fuerzas conservativas (WcW_c):

Wc=ΔEpW_c = - \Delta E_p

En un sistema donde actúan tanto fuerzas conservativas como no conservativas, el trabajo total WW se expresa como la suma de ambos trabajos:

W=Wc+Wnc=ΔEp+WncW = W_c + W_{nc} = - \Delta E_p + W_{nc}

Por lo tanto, el trabajo total WW solo sería igual a ΔEp-\Delta E_p en el caso de que el trabajo de las fuerzas no conservativas (WncW_{nc}) fuera nulo, lo cual contradice el supuesto del enunciado donde sí actúan fuerzas no conservativas que realizan trabajo.