Cambio de energía potencial cero al elevar una masa

Supongamos que soy capaz de levantar un cuerpo de masa metro hacia arriba usando una fuerza constante F = metro gramo de modo que la aceleración neta es cero en él. Quiero encontrar la energía potencial y la energía total del cuerpo cuando he hecho que el cuerpo recorra una altura h .

Fácil. Energía potencial gravitacional = metro gramo h . Energía cinética = 1 / 2 metro v 2 . Súmalos y obtengo energía total.

Ahora. Viendo esto un poco diferente. trabajo realizado por la fuerza = metro gramo h . Trabajo realizado por la gravedad = − metro gramo h . Trabajo neto realizado = metro gramo h − metro gramo h = 0 N. Pero energía potencial = metro gramo h .

¿Cómo se logra esta energía potencial cuando el trabajo neto realizado es cero? Esta es mi duda. Sé que me estoy perdiendo algunos conceptos básicos aquí, pero por favor ayuda.

Consulte nuestra guía sobre cómo escribir buenos títulos.

Respuestas (3)

No está definiendo sus sistemas con suficiente claridad.

Si el sistema es la masa y la Tierra, entonces, en la situación que ha descrito, la fuerza externa que realiza un trabajo en ese sistema aumenta la energía potencial del sistema masa-Tierra.

Ahora mira el sistema que es solo la masa. Entonces hay dos fuerzas actuando sobre la masa. La fuerza descrita anteriormente y la fuerza debida al campo gravitacional (peso) que son iguales en magnitud pero opuestas en dirección. Entonces, la fuerza neta sobre la masa es cero y, por lo tanto, no hay cambio en la energía cinética de la masa.

¿Quizás está olvidando que una sola masa por sí misma no puede tener energía potencial gravitacional? A menudo se afirma que una masa tiene energía potencial gravitacional = metro gramo Δ h donde se debe afirmar o entender que el sistema masa-Tierra tiene la energía potencial. La confusión bien podría verse agravada por el hecho de que cuando se deja caer una masa, se ve que se mueve más rápido y, por lo tanto, gana energía cinética. Lo que se olvida es que, aunque no medible, la Tierra también acelera hacia arriba hacia la masa y gana energía cinética cinética. Así que es tanto la masa como la Tierra las que están perdiendo energía potencial.

Entonces, ¿no hay trabajo realizado por la gravedad?
Si estás considerando el sistema masa-Tierra, la fuerza sobre la Tierra debida a la atracción gravitatoria de la masa y la fuerza sobre la masa debida a la atracción gravitacional de la Tierra son fuerzas internas iguales y opuestas.
Entonces, cometí un error al ignorar la fuerza en la tierra debido a la masa que cancela la fuerza gravitatoria ya que estaba confundido entre varios marcos. ¿Estoy en lo correcto?
Hay que tener cuidado con las palabras "se cancela" porque las fuerzas de atracción actúan sobre cuerpos diferentes. Sí, el trabajo neto realizado es cero.
La tercera ley de Newton te dice que es así.
Lo lamento. Este era cojo.

Por el teorema del trabajo-KE,

Δ KE = Trabajo realizado por la fuerza NETA
= Trabajo realizado por F 1 + Trabajo realizado por F 2 + ⋯

Ahora bien, si cierta fuerza F i es conservativo, tiene la opción de definir su PE correspondiente de modo que

Trabajo realizado por F i = − Δ EDUCACIÓN FÍSICA i

y MUÉVALO hacia el lado izquierdo para que tenga

Δ KE + Δ EDUCACIÓN FÍSICA i = W 1 + W 2 + ⋯ + W i − 1 + W i + 1 + ⋯

Note que al hacer esto W i desaparece del RHS.

En conclusión, lo considera como trabajo realizado o (si la fuerza es conservativa), lo considera como PE, PERO NO AMBOS, como lo ha hecho en su argumento.

La energía potencial no es energía. Si, por ejemplo, colocas un objeto de masa m sobre tu palma extendida y lo elevas una distancia h , de modo que inicialmente esté estacionario y termine estacionario, entonces el trabajo total realizado sobre el objeto por la fuerza del peso que actúa sobre es -mgh y el trabajo total realizado sobre él por la fuerza normal que actúa sobre él debido a su interacción con la palma de la mano es mgh . El trabajo total es 0 y el cambio de energía es 0.

La energía potencial es un concepto que se usa en algunos tipos de análisis porque puede hacerlos más fáciles de realizar y/o comprender. No es energía.

Tiene unidades de energía y se llama "energía" ("energía cinética" y "energía potencial"). Camina como un pato y grazna como un pato...
De la misma manera que el término "ganancias potenciales" describe cosas con las mismas unidades que las ganancias y contiene la palabra "ganancias", pero no puede usarlas para comprar nada.
Solo para aclarar, puede tratar la energía potencial como energía en la pregunta planteada anteriormente, pero luego debe ignorar el trabajo realizado sobre el objeto por la fuerza del peso que actúa sobre él. En problemas como este, eso causa una confusión innecesaria para aquellos que cuestionan lo que están haciendo (es por eso que los estudiantes a menudo hacen preguntas como la anterior) y errores cuando las personas no cuestionan.
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