Divulgación ¿Energía potencial en caída libre?

[ignorante]

Hola camaradas amantes de la física. Participando en otro hilo me surgió la siguiente dudita que pongo a su consideración: ¿un objeto en caída libre tiene energía potencial gravitacional? Como siempre, muchas gracias por sus respuestas.

[arivasm]

Re: ¿Energía potencial en caída libre?

Quizá el primer matiz es que aunque es muy común decir eso de "la energía potencial de la pelota", por ejemplo, lo correcto es decir "la energía potencial del peso de la pelota", porque el concepto de energía potencial está asociado con las fuerzas y, como Newton nos enseñó, una fuerza siempre implica dos partículas. De todos modos, la respuesta a tu pregunta es sí: la energía potencial de una fuerza es una magnitud escalar que depende de la posición relativa de las partículas implicadas y no del estado de movimiento de éstas.

[pod]

Re: ¿Energía potencial en caída libre?

porque el concepto de energía potencial está asociado con las fuerzas

Modo quisquilloso on:

Está asociado con las interacciones. Hay formulaciones de la mecánica que jamás usan el concepto de fuerza. De hecho, yo diría que la formulación de Newton es la única que utiliza fuerzas para modelizar las interacciones. No obstante, siguen teniendo energías potenciales.

[arivasm]

Re: ¿Energía potencial en caída libre?

Ciertamente, y quizá mi elección para el término no era el correcto, puesto que no me refería tanto al concepto de fuerza como magnitud sino como interacción (aunque debo reconocer que la referencia a Newton afianzaba esa relación). Aunque sea práctico pensar en una partícula sometida a un potencial, éste último siempre tendrá su origen en, al menos, otra partícula. Digamos que mi intención era subrayar que las energías potenciales no son "de" las partículas, sino de las interacciones.

[ignorante]

Re: ¿Energía potencial en caída libre?

Gracias camaradas arivasm y pod.

lo correcto es decir "la energía potencial del peso de la pelota"

Precisamente por esto planteé la duda. La energía potencial gravitatoria va siempre asociada con el peso de un cuerpo. Pero en una caída libre un cuerpo no tiene peso. Entonces, concluyo, no debería tener energía potencial gravitatoria. ¿Dónde está el error en esta argumentación?

[pod]

Re: ¿Energía potencial en caída libre?

Gracias camaradas arivasm y pod.



Precisamente por esto planteé la duda. La energía potencial gravitatoria va siempre asociada con el peso de un cuerpo. Pero en una caída libre un cuerpo no tiene peso. Entonces, concluyo, no debería tener energía potencial gravitatoria. ¿Dónde está el error en esta argumentación?

No tiene peso aparente. A la gravedad no le importa el peso aparente, le importa el peso real.

[Clarck Luis]

Re: ¿Energía potencial en caída libre?

Hola a todos, leyendo este hilo hay algo que me ha descuadrado completamente xD, ¿en caída libre un cuerpo no tiene peso? yo tengo el concepto de que en un cuerpo esta en "caída libre" cuando cae libre de toda restricción y cae solo bajo la influencia de la gravedad, nose como se puede asociar esto a decir que el cuerpo no tiene peso o no tiene peso aparente. Espero puedan aclararme esta duda, gracias de antemano.

----------------------------
Hola leyendo algo de fisica sobre el tema, me he topado con que el "peso aparente" es la diferencia entre el peso del cuerpo y el empuje que produce en este caso el aire, en caída libre el cuerpo no se ve influenciado por la resistencia del aire entonces no existe tal peso aparente sino mas bien un peso real, ya que el peso no varia su valor porque no se ve afectado por ningún factor (para este caso en particular). Mi duda surgió porque no conocía el concepto de "peso aparente", ahora puedo decir que todo me cuadra, espero haber contribuido con el fin de este hilo.

[arivasm]

Re: ¿Energía potencial en caída libre?

El peso aparente se define como el valor que señalaría una balanza. En el interior de un fluido es como dices, pero no así en los demás casos. Por ejemplo, en el foro hay montones de ejercicios de cálculo de peso aparente. Un clásico es el de "pesarse en un ascensor acelerado" (pero sin estar en el interior de un fluido). En tal caso, la gravedad aparente es la resta (vectorial) entre la gravedad y la aceleración de la balanza. En un "ascensor" en caída libre el peso aparente será nulo (la balanza caería de la misma manera que el objeto cuyo peso aparente se determinase). Un ejemplo típico de tal sistema es una nave en órbita y el peso aparentemente nulo de sus ocupantes.

[pod]

Re: ¿Energía potencial en caída libre?

Ten en cuenta que el peso aparente no es una magnitud física, sino fisiológica. Nosotros no notamos la fuerza de gravedad de la tierra sobre nosotros, lo que notamos es la fuerza que el suelo ejerce sobre nuestros pies (la fuerza responsable de evitar que atravesemos el pavimento). De hecho, en nuestro cuerpo no tenemos "sensores de fuerzas", sólo sensores de contacto. Así que la gravedad "no se siente".

En caída libre, no notamos la fuerza de contacto con el suelo, simplemente porque no estamos en contacto con el suelo. Luego, no hay peso aparente; pero el peso físico es exactamente el mismo. Si estamos en un fluido, el empuje de arquímedes nos proporciona una fuerza de sustentación, con lo cual el suelo no tiene que hacer tanta fuerza para mantenernos encima de él; ergo el peso aparente es menor. Pero, de nuevo, el peso físico seguirá siendo exactamente el mismo.

De ahí la excelente explicación de arivasm equiparando el peso aparente con lo que marcaría una báscula.

[ignorante]

Re: ¿Energía potencial en caída libre?

De ahí la excelente explicación de arivasm equiparando el peso aparente con lo que marcaría una báscula.

¿Entonces las básculas o balanzas siempre miden el peso aparente y no el peso real?

[Jose D. Escobedo]

Re: ¿Energía potencial en caída libre?

¿Entonces las básculas o balanzas siempre miden el peso aparente y no el peso real?

Las basculas miden la normal. Es mas, pillate una bascula y cuando entres a un elevador, durante el movimiento acelerado, mide a lo que llamas tu "peso" y veras lo que sucede. En esas proximidades de la tierra tu peso es $mg\approx \dst G \frac{Mm}{ R^2}\approx constante$

Saludos
Jose

[pod]

Re: ¿Energía potencial en caída libre?

¿Entonces las básculas o balanzas siempre miden el peso aparente y no el peso real?

Efectivamente, la báscula no tiene ni idea de tu peso real. Lo que sabe únicamente es la fuerza que necesita ejercer para sostenerte sobre si. Si parte de tu peso se sostiene de otra forma (llámese arquímedes, llamese aceleración del sistema de referencia), marcará un valor que no se corresponderá con tu peso real.

Una prueba que ha hecho todo el mundo: súbete a una báscula y apóyate sobre una mesa. Conforme más fuerza hagas sobre la mesa, menos marcará la báscula (porque parte de tu peso lo sostiene la mesa, no la báscula; la báscula no sabe tu peso, sólo la fuerza que necesita para sostenerte). Luego, en vez de apoyarte, estira de la mesa hacia abajo; entonces, la báscula marcará más, no menos.

[arivasm]

Re: ¿Energía potencial en caída libre?

Permitidme que añada algo al tema de la báscula y el peso aparente, por si ayuda a nuestro amigo: las básculas señalan la fuerza que ellas mismas ejercen. A modo de ejemplo, una de resorte señala la deformación de éste y que, por la ley de Hooke, transformamos en la escala a fuerza que ejerce el resorte. Por supuesto, para que sean útiles como instrumentos de pesada las condiciones de empleo deben ser tales que nos aseguremos que peso y fuerza que ejerce la báscula son iguales: cuerpo en reposo (o al menos carente de aceleración) y sometido sólo a esas dos fuerzas.

[ignorante]

Re: ¿Energía potencial en caída libre?

Gracias a todos por sus explicaciones. Volviendo a mi duda inicial, entonces la energía potencial gravitacional está asociada con el peso real de un objeto y no con su peso aparente. ¿Estoy en lo correcto?

[pod]

Re: ¿Energía potencial en caída libre?

Gracias a todos por sus explicaciones. Volviendo a mi duda inicial, entonces la energía potencial gravitacional está asociada con el peso real de un objeto y no con su peso aparente. ¿Estoy en lo correcto?

En realidad está asociada con su masa, que no es exactamente lo mismo que el peso. Pero si.