Cuando una pelota cae desde un lugar alto, experimenta una fuerza gravitatoria. Las fuerzas hacen que los objetos se aceleren (en este caso, aumenta constantemente la velocidad). Porque esto debería significar que la energía cinética debería crecer cuadráticamente (corríjame si está mal) debido al aumento de la velocidad, ¿verdad?
Pero también, donde la energía potencial es una ecuación lineal. ¿Cómo puede suceder esto? Si se tiene que conservar la energía, ¿no tendrían que cambiar ambas ecuaciones linealmente?
¿Puede por favor explicar cómo el , y la conservación de la energía se reconcilian en este sistema? ¿Podría confirmar también la forma de la gráfica de y ¿Contra el tiempo?
(Inicialmente se me ocurrió este problema para los campos eléctricos, pero creo que podría haber sido más fácil responder la pregunta en términos de campos gravitatorios)
Está mezclando dos ecuaciones SUVAT diferentes. El cambio de velocidad con el tiempo viene dado por:
Entonces la velocidad aumenta linealmente con el tiempo. Sin embargo, el cambio de velocidad con la distancia viene dado por:
Entonces, la velocidad aumenta como la raíz cuadrada de la distancia, no linealmente con la distancia. Por eso la energía cinética aumenta linealmente con la distancia. La energía cinética aumenta cuadráticamente con el tiempo.
Suponga que algo se deja caer desde cierta altura y no hay resistencia del aire, etc.
Considere los siguientes dos gráficos:
El gráfico de la izquierda tiene altura
como la abscisa.
y
, ambas relaciones lineales.
La suma de la energía potencial y la energía cinética es constante para todas las alturas.
El gráfico de la derecha tiene tiempo
como la abscisa.
Ahora la velocidad
depende linealmente del tiempo
con
pero la relación entre energía cinética y tiempo es cuadrática
como es la energía potencial
.
Nuevamente, la suma de la energía potencial y la energía cinética es constante para todos los tiempos.
GPE no disminuirá linealmente con el tiempo. Esto se debe a que la altura disminuirá a un ritmo mayor con el tiempo a medida que aumenta la velocidad debido a la aceleración (hasta que h sea cero o se alcance la velocidad terminal).
De lo contrario, en caso de duda; grafícalo y verás.
alefcero
ARCA