Caída: ¿la ganancia en KE es lineal? [cerrado]

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 k mi = 1 2 metro v 2 esto debería significar que la energía cinética debería crecer cuadráticamente (corríjame si está mal) debido al aumento de la velocidad, ¿verdad?

Pero también, GRAMO PAG mi = metro gramo h 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 k mi , GRAMO PAG mi y la conservación de la energía se reconcilian en este sistema? ¿Podría confirmar también la forma de la gráfica de k mi y GRAMO PAG mi ¿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)

¿ Lineal con respecto a qué? Lineal con respecto al tiempo - no. Con respecto a la velocidad - no. Con respecto a la distancia caída, ¡sí!
Yo tuve la misma duda hace un tiempo. Crees que KE aumenta cuadráticamente debido al cuadrado de la velocidad a la derecha. Pero en la fórmula de PE=mgh no hay v. De hecho, para un objeto que se deja caer desde el reposo, la altura a la que ha caído el objeto se puede reemplazar por v^2/2g, lo que da una disminución "cuadrática" en el PE.

Respuestas (3)

Está mezclando dos ecuaciones SUVAT diferentes. El cambio de velocidad con el tiempo viene dado por:

v = tu + a t

Entonces la velocidad aumenta linealmente con el tiempo. Sin embargo, el cambio de velocidad con la distancia viene dado por:

v 2 = tu 2 + 2 a s

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.

pero entonces, si KE aumenta cuadráticamente con el tiempo, ¿con qué forma debe disminuir el GPE para asegurar la conservación de la energía?
@JohnHon GPE disminuye (se vuelve más negativo) linealmente con la distancia y cuadráticamente con el tiempo. Esto asegura que la suma de GPE y KE permanezca constante.

Suponga que algo se deja caer desde cierta altura y no hay resistencia del aire, etc.

Considere los siguientes dos gráficos:

ingrese la descripción de la imagen aquí

El gráfico de la izquierda tiene altura h como la abscisa.
pag mi = metro gramo h + 0 y k mi = metro gramo h + C o norte s t a norte t , 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 t como la abscisa.
Ahora la velocidad v depende linealmente del tiempo t con v = gramo t pero la relación entre energía cinética y tiempo es cuadrática k mi = 1 2 metro gramo 2 t 2 como es la energía potencial pag mi = C o norte s t a norte t 1 2 metro gramo 2 t 2 .
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.