Otras carreras Conceptos trabajo y energía

[NikolaT]

Hola chicos, estoy estudiando trabajo y energía y tengo una duda:

Definimos el trabajo como: $W = \vec{F} \cdot \vec{r}$

Y la energía como la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo, ahora, tenemos que la energía cinética es: ${E}_{k} = \frac{1}{2 }m{v}^{2}$

Mi duda es, si tenemos un cuerpo con velocidad constante, este no tiene fuerza, pero sí tendría energía cinética (capacidad para realizar trabajo). Ahora, ¿si el cuerpo no tiene fuerza, cómo puede realizar trabajo?

Saludos!

[visitante20160513]

Re: Conceptos trabajo y energía

Convierte su energía cinética en trabajo, es así de sencillo.

Salu2, Jabato.

[ignorante]

Re: Conceptos trabajo y energía

Hola chicos, estoy estudiando trabajo y energía y tengo una duda:

Definimos el trabajo como: $W = \vec{F} \cdot \vec{r}$

Y la energía como la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo, ahora, tenemos que la energía cinética es: ${E}_{k} = \frac{1}{2 }m{v}^{2}$

Mi duda es, si tenemos un cuerpo con velocidad constante, este no tiene fuerza, pero sí tendría energía cinética (capacidad para realizar trabajo). Ahora, ¿si el cuerpo no tiene fuerza, cómo puede realizar trabajo?

Saludos!

Hola NikolaT. Creo que tienes una confusión en el concepto de fuerza. Una fuerza no es algo que un cuerpo “tiene”; es más bien una interacción entre cuerpos. El trabajo tampoco es algo que un cuerpo "tiene"; es más bien un modo de transferir energía de un cuerpo a otro cuando interaccionan.

Como señalas, cuando un cuerpo se mueve a velocidad constante, la fuerza neta (resultante) sobre dicho cuerpo es cero, su energía cinética es constante (no le están transfiriendo energía) y no realiza trabajo (no está transfiriendo energía a otro cuerpo).

Pero si el cuerpo interacciona con otro, por medio de un choque por ejemplo, entonces el asunto cambia. En este caso el cuerpo sí realiza trabajo sobre el otro por medio de una fuerza (por el choque), y por lo tanto le transfiere energía. El cuerpo pierde parte de su energía cinética y el otro la gana; y esta transferencia de energía, reitero, es por medio de trabajo (lo que implica una fuerza).

En conclusión, fuerza y trabajo sólo “surgen” durante la interacción, durante la transferencia de energía de un cuerpo a otro.

Saludos cordiales.

[Weip]

Re: Conceptos trabajo y energía

Definimos el trabajo como: $W = \vec{F} \cdot \vec{r}$

Recuerda que eso es sólo si la fuerza es constante.

[Julián]

Re: Conceptos trabajo y energía

La energía cinética es la capacidad de producir un trabajo o un cambio que se tiene por la velocidad, es decir, un cuerpo u objeto tiene la capacidad de interactuar con otro cuerpo mediante una fuerza a lo largo de una distancia. Un auto aplicará más fuerza sobre lo que choque cuanto más velocidad tenga, es lógico.

Aunque en general, cuando trabajas con energías, ya sea cinética o potencial y/o el langrangiano utilizas estos conceptos en mecánica para describir las ecuaciones de movimiento $\vec{r}(t)$, $\vec{v}(t)$ y/0 $\vec{p}(t)$ sin necesidad de recurrir al análisis vectorial de la dinámica (fuerzas).

[Visitante]

Re: Conceptos trabajo y energía

Hola,
Me gustaría complementar lo que han dicho añadiendo que una variación de la energía cinética se traduce en trabajo, este hecho es conocido como la ley de las fuerzas vivas (o vis viva), matemáticamente es
$\Delta {E}_{c }=W=\vec{F}\vec{D}=Pt$ Asumiendo que F es constante.

[visitante20160513]

Re: Conceptos trabajo y energía

Realmente la fuerza se genera cuando la cantidad de movimiento que lleva un cuerpo varía con el tiempo, de acuerdo con la expresión:

$\vec F=\displaystyle\frac{d\vec p}{dt }$

y si esa variación de la cantidad de movimiento se produce mientras el cuerpo se está desplazando ya tenemos los dos ingredientes necesarios para generar un trabajo, que son la fuerza y el desplazamiento:

$dW=\vec Fd\vec r$

Así que decir que un cuerpo no lleva fuerza es una forma un tanto "sui generis" de expresarlo, lo que lleva el cuerpo es momento y ademas en una cantidad variable con el tiempo si éste resulta acelerado. Incluso los fotones, que aunque no tienen masa sí llevan momento, cuando son desviados son capaces de realizar un trabajo.

Salu2, Jabato.

[NikolaT]

Re: Conceptos trabajo y energía

Hola NikolaT. Creo que tienes una confusión en el concepto de fuerza. Una fuerza no es algo que un cuerpo “tiene”; es más bien una interacción entre cuerpos. El trabajo tampoco es algo que un cuerpo "tiene"; es más bien un modo de transferir energía de un cuerpo a otro cuando interaccionan.

Como señalas, cuando un cuerpo se mueve a velocidad constante, la fuerza neta (resultante) sobre dicho cuerpo es cero, su energía cinética es constante (no le están transfiriendo energía) y no realiza trabajo (no está transfiriendo energía a otro cuerpo).

Pero si el cuerpo interacciona con otro, por medio de un choque por ejemplo, entonces el asunto cambia. En este caso el cuerpo sí realiza trabajo sobre el otro por medio de una fuerza (por el choque), y por lo tanto le transfiere energía. El cuerpo pierde parte de su energía cinética y el otro la gana; y esta transferencia de energía, reitero, es por medio de trabajo (lo que implica una fuerza).

En conclusión, fuerza y trabajo sólo “surgen” durante la interacción, durante la transferencia de energía de un cuerpo a otro.

Saludos cordiales.

Entiendo que tanto la fuerza como el trabajo no son propiedades de un cuerpo, solo no supe expresarme bien, gracias por la correción.

Realmente la fuerza se genera cuando la cantidad de movimiento que lleva un cuerpo varía con el tiempo, de acuerdo con la expresión:

$\vec F=\displaystyle\frac{d\vec p}{dt }$

y si esa variación de la cantidad de movimiento se produce mientras el cuerpo se está desplazando ya tenemos los dos ingredientes necesarios para generar un trabajo, que son la fuerza y el desplazamiento:

$dW=\vec Fd\vec r$

Así que decir que un cuerpo no lleva fuerza es una forma un tanto "sui generis" de expresarlo, lo que lleva el cuerpo es momento y ademas en una cantidad variable con el tiempo si éste resulta acelerado. Incluso los fotones, que aunque no tienen masa sí llevan momento, cuando son desviados son capaces de realizar un trabajo.

Salu2, Jabato.

Creo que ahora entiendo un poco mejor. Sólo por el hecho de que el cuerpo tenga una velocidad eventualmente cuando interactúa con otro (choca) y la velocidad disminuye y ese cambio en la velocidad es lo que genera la fuerza.

Ahora me surge otra duda, Qué pasa cuando un cuerpo A choca con un cuerpo B pero éste no se mueve. Obviamente A tiene energía, pero no realizó un trabajo sobre B (por ejemplo cuando lanzamos una pelota de tenis sobre una pared). ¿Ahí flaquea la definición de trabajo, o podemos considerar el trabajo que realiza la pared sobre la pelota? (Perdón si he dicho una burrada)

Muchas gracias a todos por tomarse el tiempo de responder.

Saludos!

[Alriga]

Re: Conceptos trabajo y energía

... Qué pasa cuando un cuerpo A choca con un cuerpo B pero éste no se mueve. Obviamente A tiene energía, pero no realizó un trabajo sobre B (por ejemplo cuando lanzamos una pelota de tenis sobre una pared). ¿Ahí flaquea la definición de trabajo?

-Si el choque es perfectamente elástico el objeto rebota con la misma velocidad que incidió, por lo tanto la energía cinética se conserva y no se ha realizado ningún trabajo.

-Si el choque no es perfectamente elástico significa que una parte de la energía se ha perdido realizando trabajo de deformación.

-Y en el caso extremo de choque perfectamente inelástico , por ejemplo una bala que se incrusta en una pared fija de plomo, toda la energía cinética de la bala se ha convertido en el trabajo de hacer el agujero en el plomo y de aplastamiento de la bala.

Saludos.

[visitante20160513]

Re: Conceptos trabajo y energía

Cuando eso ocurre, existen varias posibilidades que se estudian en el análisis del choque. El caso más claro se produce en el choque elástico, en el que el objeto A no modifica su energía, aunque sí varía su velocidad, pero si no modifica su energía cinética no puede realizar trabajo. Eso ocurre por ejemplo con los fotones al rebotar en un espejo, o con las moléculas de una gas ideal al chocar con las paredes del recipiente que lo contiene, aunque existen otras variantes más sofisticadas que abarcan diversos tipo de choques inelásticos, ya que por ejemplo en el otro extremo se encuentra el caso en el que el objeto A pierde toda su energía quedando empotrado en la pared realizando en este caso un trabajo aunque de unas características imprevistas (es el problema del pollo congelado). Todos estos casos los puedes revisar en cualquier texto que trate el tema.

Salu2, Jabato.

[ignorante]

Re: Conceptos trabajo y energía

Hola camaradas. En el caso del choque perfectamente inelástico creo que también hay que considerar que intervienen energías no mecánicas, es decir, hay variación de energía interna (“calor”).

Por ejemplo, si dos autos con cierta energía cinética chocan y quedan finalmente en reposo, ¿a dónde “se fueron” esas energías cinéticas iniciales? Pues se transformaron en un aumento de energía interna (“calor”) de los autos. En este caso, me surge la duda: ¿existe trabajo realizado en este tipo de choque? ¿Qué piensan camaradas?