Fuerzas conservadoras y no conservadoras pdf
En Energía potencial y conservación de la energía, cualquier transición entre energía cinética y potencial conservaba la energía total del sistema. Esto era independiente de la trayectoria, lo que significa que podemos empezar y parar en dos puntos cualesquiera del problema, y la energía total del sistema -cinética más potencial- en estos puntos son iguales entre sí. Esto es característico de una fuerza conservativa. En el apartado anterior hemos tratado las fuerzas conservativas, como la fuerza gravitatoria y la fuerza de los muelles. Al comparar el movimiento del balón de fútbol en la figura, la energía total del sistema nunca cambia, aunque la energía potencial gravitatoria del balón aumenta, ya que el balón se eleva con respecto al suelo y vuelve a caer a la energía potencial gravitatoria inicial cuando el jugador de fútbol atrapa el balón. Las fuerzas no conservativas son fuerzas disipativas, como la fricción o la resistencia del aire. Estas fuerzas restan energía al sistema a medida que éste avanza, energía que no se puede recuperar. Estas fuerzas dependen de la trayectoria; por lo tanto, importa dónde empieza y se detiene el objeto.
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En Energía potencial y conservación de la energía, cualquier transición entre energía cinética y potencial conservaba la energía total del sistema. Esto era independiente de la trayectoria, lo que significa que podemos empezar y parar en dos puntos cualesquiera del problema, y la energía total del sistema -cinética más potencial- en estos puntos son iguales entre sí. Esto es característico de una fuerza conservativa. En el apartado anterior hemos tratado las fuerzas conservativas, como la fuerza gravitatoria y la fuerza de los muelles. Al comparar el movimiento del balón de fútbol en la (Figura), la energía total del sistema nunca cambia, aunque la energía potencial gravitatoria del balón aumenta, ya que el balón se eleva con respecto al suelo y vuelve a caer a la energía potencial gravitatoria inicial cuando el jugador de fútbol atrapa el balón. Las fuerzas no conservativas son fuerzas disipativas, como la fricción o la resistencia del aire. Estas fuerzas restan energía al sistema a medida que éste avanza, energía que no se puede recuperar. Estas fuerzas dependen de la trayectoria; por lo tanto, importa dónde empieza y se detiene el objeto.
Fuerzas conservadoras y no conservadoras clase 11
En física, una fuerza conservativa es una fuerza que tiene la propiedad de que el trabajo total realizado al desplazar una partícula entre dos puntos es independiente del camino recorrido[1]. Equivalentemente, si una partícula se desplaza en un bucle cerrado, el trabajo total realizado (la suma de la fuerza que actúa a lo largo del camino multiplicada por el desplazamiento) por una fuerza conservativa es cero[2].
Una fuerza conservativa sólo depende de la posición del objeto. Si una fuerza es conservativa, es posible asignar un valor numérico para el potencial en cualquier punto y, a la inversa, cuando un objeto se desplaza de un lugar a otro, la fuerza cambia la energía potencial del objeto en una cantidad que no depende del camino recorrido, contribuyendo a la energía mecánica y a la conservación global de la energía. Si la fuerza no es conservativa, no es posible definir un potencial escalar, ya que al tomar diferentes caminos se producirían diferencias de potencial conflictivas entre los puntos inicial y final.
Otros ejemplos de fuerzas conservativas son: la fuerza en un muelle elástico, la fuerza electrostática entre dos cargas eléctricas y la fuerza magnética entre dos polos magnéticos. Las dos últimas fuerzas se denominan fuerzas centrales, ya que actúan a lo largo de la línea que une los centros de dos cuerpos cargados/magnetizados. Una fuerza central es conservativa si y sólo si es esféricamente simétrica[3].
Fuerzas conservadoras y no conservadoras
Sí. En primer lugar, una fuerza conservativa es un caso particular de un campo vectorial conservativo (véase, por ejemplo, Wikipedia y esta pregunta). En segundo lugar, la fuerza tiene que ser conservativa para que corresponda a una energía potencial significativa e independiente del tiempo, que a su vez se necesita típicamente para definir un Hamiltoniano autónomo, es decir, para tener un sistema conservativo (ver también esta pregunta, esto, esto, esto y esto). Los ejemplos estándar de fuerzas disipativas son la fricción y el arrastre.
Sí. Los dos primeros puntos son definiciones equivalentes de fuerzas no conservativas (como se muestra, por ejemplo, en Wikipedia) y, por tanto, impiden, como se describe en la respuesta anterior a la pregunta 1, que el sistema sea conservativo.
En particular -es importante remarcarlo- las fuerzas fundamentales son conservativas, por lo que las fuerzas disipativas que vemos son fenómenos emergentes (como la fricción que surge de las interacciones electromagnéticas), o descripciones efectivas/fenomenológicas, o una consecuencia de considerar sistemas abiertos, etc.
Hay una suposición oculta que es cierta para muchos sistemas físicos incluso cuando no son conservadores: el trabajo realizado siguiendo un camino de A a B es igual y opuesto al trabajo realizado siguiendo el camino inverso de B a A.