Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

[Breogan]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

Hola :

.....yo no he dicho "sin partes móviles", he dicho una caja negra...eso significa que no ves lo que hay dentro, no que no existan partes móviles....con ello lo que quiero es que te olvides de las fuerzas internas porque ellas no pueden variar la energía cinética del automóvil.....siendo así solo nos queda el peso, la reacción del suelo y el rozamiento.....por eliminación solo puede ser el rozamiento el que realiza el trabajo.

lo que está claro es que para aumentar la energía cinética del automóvil debe de existir una fuerza que realice el trabajo, ¿Qué fuerza es según tú la que lo hace?

el par motor no puede ser porque como su nombre indica es una par, de modo que la resultante es cero, por lo que sólo puede aumentar la energía cinética de rotación, no la de traslación.

Disculpas por malinterpretar tu descripción.
El único trabajo que hay es el del par motor
La fuerza de rozamiento es la reacción del punto de apoyo de la rueda, necesario para convertir energía de rotación en energía de traslación (como ya dije en otro post), pero no hace trabajo.

Te dejo un dibujo de un auto con ruedas en forma de estrella (agradezco a Richard de quien tome prestado parte del dibujo), las puntas de la rueda no resbalan en el piso. El auto se mueve? La fuerza de rozamiento hace trabajo? Que fuerza hace trabajo?

....eso es falso, por ejemplo, el sistema sol-tierra, la tierra, cuando está más cerca del sol tiene mayor velocidad y por lo tanto mayor energía cinética que cuando está más alejada, este aumento de energía cinética proviene del trabajo que ejerce la fuerza gravitatoria, supongo que estarás de acuerdo con esto....pero no agrega energía al sistema sol-tierra, la energía se saca del propio sistema en forma de una disminución de la energía del campo gravitatorio.

en resumen, el trabajo no necesariamente quita o agrega energía.....el trabajo lo que hace es convertir un tipo de energía en otro.

Si lees mi comentario nunca hable de energía sino de energía cinética.

si repasas la termodinámica verás que si tú ejerces trabajo sobre un cilindro, lo que pasa es que la energía que tú has usado para ejercer ese trabajo se ha convertido en otro tipo de energía que llamamos energía interna...pero el sistema formado por ti y el cilindro permanece con la misma energía.....y sin embargo se ha realizado trabajo, eso es innegable.

Ya dije que poco me acuerdo de termo para debatirlo en el foro de Mecánica.

en el caso del rodillo y la rampa pasa lo mismo, el trabajo ha transformado la energía cinética de rotación en energía potencial, no es necesario que agregue energía.

Esto esta mal, no se necesita trabajo para transformar la energía de rotación en energía de traslación o viceversa.

...entonces ¿Qué fuerza lo hace?....¿que fuerza convierte la energía cinética de rotación en energía potencial?....¿y por qué en la pelota lanzada al aire esto no sucede?

La fuerza de rozamiento, lo cual no quiere decir que realice trabajo alguno. Esto me hace acordar cuando en secundaria le discutíamos al profesor que para llevar un balde de un lado a otro (a la misma altura, y sin tener en cuenta otras fuerzas ademas del peso) se hacia trabajo.

estás obcecado con la negación, pero no ofreces alternativa...¿Qué explicación le das tú a que la energía cinética de rotación se convierta en energía potencial? ¿ninguna?

Por favor no pierdas la compostura en el debate, no estoy para revivir el tono de las discusiones de todos los días en mi país; las alternativas ya te las dije y ninguna implica ningún trabajo de ninguna fuerza para obtener dicha transformación.

Estimado carroza aunque la condición de rodadura sin rozamiento es una ligadura que tiene su expresión matemática, en la realidad física implica la existencia de una fuerza de rozamiento, que no es mas ni menos que una fuerza de reacción coherente con el vinculo impuesto. Como la mayoría de las fuerzas de reacción no tiene un valor definido, su valor siempre sera una incógnita cuyo valor dependerá de las condiciones del problema, y siempre tendrá un valor máximo posible ya sea por el coeficiente de rozamiento en este caso u otro factor en otro tipo de problemas.

s.e.u.o.

Suerte !

[carroza]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

...¿Qué explicación le das tú a que la energía cinética de rotación se convierta en energía potencial?

Quizás sea esta la pregunta clave. Voy a poner otro caso, que espero que resulte util.

Un péndulo. En el punto más bajo, hay una bolita con una cierta velocidad, horizontal, y por tanto una energía cinética. Luego sube, y convierte su energía cinética en energía potencial, hasta que se detiene.

Hagámosnos la misma pregunta: ¿Qué explicación damos para convertir la energía cinética, en el punto más bajo, debida a un movimiento horizontal, en energía potencial?

Sin duda, la causa es la tensión de la cuerda del péndulo. Esto también podría explicarse (mucho mejor, a mi gusto), estableciendo la ligadura de que la distancia de la bolita al extremo de la cuerda es fija. Pero bueno, si queremos ceñirnos a la descripción Newtoniana, metemos la tensión.

Ahora, ¿Crea trabajo la tensión de la cuerda? La respuesta es que no. El movimiento de la bolita es siempre perpendicular a la tensión. Así que tenemos un caso claro de mecanismo de conversión de un tipo de energía en otro, que no implica trabajo de una fuerza.


Saludos

[justinux]

Re: Trabajo de la fuerza de rozamiento estático

[FONT=Helvetica]Hola,[/FONT]
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[FONT=Helvetica] Estoy de acuerdo con Carroza que en estricto rigor la fuerza de rozamiento estática no realiza ningún trabajo. Si consideramos el cilindro como un sistema de muchas partículas cuyas distancias relativas no cambian (sólido rígido) y cuyas fuerzas internas no ejercen torques (fuerzas centrales) entonces el teorema de la energía-trabajo nos dice que la variación de la energía cinética es igual al trabajo mecánico realizado por todas las fuerzas sobre el sólido. La fuerza de rozamiento, en un instante dado, actúa sobre la partícula del sólido que está en contacto con el plano inclinado, y dicha partícula está en reposo, ya que no hay deslizamiento) y por tanto el trabajo mecánico realizado por dicha fuerza es nulo (Trabajo mecánico es igual a fuerza por desplazamiento, y en este caso no hay desplazamiento). Por tanto las únicas fuerzas que en el problema realizan trabajo como tal, es la fuerza de gravedad, que es una fuerza conservativa y de ahí que usamos conservación de energía mecánica.[/FONT]
[FONT=Helvetica]. Sin embargo la energía cinética considerada es la suma de la energía cinética de cada una de las particulas del sólido. Cuando hacemos la distinción entre el movimiento del sólido como un todo (movimiento de centro de masas) y de rotación (respecto al CM), entonces esta energía cinética se puede escribir como la suma de estas dos contribuciones. Sin embargo, la variación de cada una de estas dos componentes de la energía cinética no tienen por qué cumplir el teorema de energía-trabajo (al menos en su sentido más estricto). Podemos definir un “trabajo realizado por el torque” como el producto del torque por el desplazamiento angular del sólido respecto de su CM, y con esto podemos pensar en que la variación de la energía cinética de rotación es igual al trabajo realizado por el torque, mientras que la variación de la energía cinética del CM es igual al trabajo realizado por las fuerzas externas “sobre el CM”, o sea, la gravedad y el rozamiento (es decir, dichas fuerzas multiplicadas por el desplazamiento del CM). De este modo podriamos pensar que cada componente de la energía cinética cumple el teorema energía-trabajo independientemente, y la condición de rodadura sin deslizamiento hace que dichos trabajos se compensen para cumplir el teorema energía-trabajo original. [/FONT]
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[FONT=Helvetica] Sin embargo, esta última forma de ver el problema me parece artificial ya que debemos usar definiciones extendidas de trabajo mecánico y necesita una distinción, a mi parecer, artificial (pero muy util) de movimiento del CM y movimiento de rotación respecto al mismo.[/FONT]
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[FONT=Helvetica]Saludos[/FONT]

- - - Actualizado - - -

[FONT=Helvetica]P.d.- En mi mensaje no he hecho referencia a la fuerza de contacto (o de ligadura) ya que en el caso propuesto originalmente no juega ningún papel en el razonamiento que he dado: la fuerza es perpendicular al desplazamiento así que tampoco realiza trabajo y el torque ejercido respecto del CM es nulo.[/FONT]
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[FONT=Helvetica] Otra cosa: respecto de la pregunta que se plantea de como la energía de rotación se convierte en energía potencial… como he dicho en mi razonamiento, la energía cinética de rotación no es más que una componente de la energía cinética cuando esta se escribe en terminos del CM y de las coordenadas relativas, así que es la misma pregunta de como la energía cinética se convierte en energía potencial. Una piedra que la lanzamos hacia arriba con cierta velocidad convierte la energía cinética a energía potencial cuando avanza hacia arriba , hasta el punto de convertirla toda en el punto más alto… En ese caso no hay ninguna fuerza de ligadura ni de rozamiento , es simplemente la fuerza de gravedad. En el caso que propone carroza están tanto la fuerza de la gravedad como la torsión de la cuerda. Estoy de acuerdo con él que no es necesario que las fuerzas realicen trabajo. En el caso del cilindro que rueda es precisamente el torque de la propia fuerza de rozamiento la que convierte la rotación en energía potencial (eso si lo tomamos respecto del CM, pero si tomamos el punto de referencia desde el punto de contacto, entonces es el torque de la fuerza de gravedad la que frena la rotación). Pero la fuerza de rozamiento no realiza trabajo en ningún caso.[/FONT]