Algunas preguntas sobre el concepto de trabajo

Te estás confundiendo entre el trabajo realizado por una sola fuerza y ​​el trabajo total realizado en un cuerpo. cuando sustituyes$F=mg$en la ecuación anterior ^[1] , está calculando el trabajo realizado por la fuerza gravitacional , solo la fuerza gravitatoria y nada más.

Sustituyendo$F=F_{my force}$le dará el trabajo realizado por usted en el objeto. Así que si$F_{myforce}>mg$, el trabajo total realizado (suma del trabajo realizado por todas las fuerzas) sobre el cuerpo será positivo, lo que se mostrará como la energía cinética del cuerpo (velocidad).

Entonces, a partir de esto, puedes deducir que si tiras de un objeto en gravedad cero, realizarás un trabajo sobre el cuerpo. Simplemente será más que el trabajo que harías en la tierra, por supuesto porque no hay gravedad.

^[1] Una ecuación más correcta para el trabajo realizado sería$W= \vec F\cdot\vec s$, que involucra el producto escalar de dos vectores fuerza($\vec F$) y desplazamiento($\vec s$), porque hay que tener en cuenta los signos (el trabajo realizado también puede ser negativo).

Cuando aceleras el objeto, la fuerza aplicada es mayor que la gravedad. la fórmula es

$$F = m ( g + \ddot{y} )$$

dónde$\ddot{y}$es la aceleración hacia arriba. El trabajo realizado en el sistema es igual al trabajo necesario para levantar el objeto (energía potencial) más el trabajo necesario para mover el objeto (energía cinética).

el trabajo realizado es$F\, \Delta y$, la energía potencial es$m g\, \Delta y$. Si la energía cinética final es cero (el objeto descansa después de ser levantado), entonces${\rm Work} = F\, \Delta y = m g\,\Delta y$en efecto. Si no está en reposo al final, entonces el trabajo será

$${\rm Work} = F\, \Delta y = m g\;\Delta y + \frac{1}{2} m \dot{y}^2$$

Sin gravedad tomar lo anterior y poner$g=0$.

Escape por un momento de la definición "el trabajo es igual a la fuerza por la distancia ('tiempos' significa producto escalar, por supuesto)"

El significado de "trabajo" puede interpretarse como una transferencia de energía, o específicamente, la transferencia hacia adentro o hacia afuera de la energía cinética de un sistema.$^1$

Tu pregunta:

Si levanto un objeto del suelo, la fuerza que se debe poner en la ecuación anterior es la fuerza gravitatoria mg

No necesariamente. Puede insertar cualquier fuerza o combinación de fuerzas que actúen sobre el sistema. Solo necesita comprender lo que dice la ecuación para cada caso. Aquí es donde la comprensión del "trabajo" en términos de transferencia de energía puede ayudar. La fuerza que ejerces levantando el objeto está transfiriendo energía a la energía cinética del sistema objeto/Tierra mientras que la fuerza gravitacional (mg) está drenando la energía cinética del sistema objeto/Tierra.

Si necesita saber cómo saber si la interacción suma/resta de la energía cinética del sistema: si la dirección del movimiento y la dirección de la fuerza (o componente de la fuerza) están en la misma dirección, entonces se suma a la energía cinética energía, si están alineados de manera opuesta, entonces la energía cinética se drena. Un poco más técnicamente, si el producto escalar de la fuerza y ​​la distancia es positivo/negativo, entonces el cambio en la energía cinética es positivo/negativo respectivamente.

Pero mientras muevo el objeto hacia arriba, en contra de la gravedad, debo tirar del objeto con una fuerza mayor que mg, ¿no?

No es correcto: puede mover el objeto a una velocidad constante manteniendo equilibradas la fuerza gravitatoria y la fuerza de elevación hacia arriba. Cuando el objeto esté en el suelo, deberá exceder esta fuerza para acelerar el objeto a la velocidad de elevación y luego levantarlo con menos fuerza que el peso para reducir la velocidad hasta que descanse. Nuevamente, en la imagen de la energía, si el flujo neto de energía es cero (equilibrio de fuerzas), la energía cinética será una constante.$^2$

¿Qué trabajo haré si muevo este objeto en ausencia de gravedad (en el espacio)? ¿El trabajo realizado será cero o no?

Si aplica una fuerza sobre el objeto a cierta distancia, se realizará trabajo. En otras palabras, si cambia la energía cinética del objeto, se realizará trabajo.

Nota final: no estoy defendiendo una descripción de energía sobre la descripción de fuerza. Ser capaz de cambiar entre perspectivas agregará profundidad a la comprensión de la física involucrada.

$^1$Si la transferencia es de naturaleza microscópica o está causada por una diferencia de temperatura, utilice "calor" para describir la transferencia de energía.

$^2$En realidad, es la corriente de energía neta, también conocida como potencia neta, la que tiene que ser cero para mantener la velocidad constante. Podría tener un flujo neto de cero y tener un período de aceleración seguido de un período de desaceleración de tal manera que se mantenga constante la velocidad promedio, pero no constante la velocidad instantánea en todas partes.