Cuestión conceptual sobre trabajo y energía potencial

Aquí hay algunos puntos a tener en cuenta:

1. La energía potencial siempre se describe como la energía potencial del sistema. Por ejemplo, la energía potencial gravitacional del sistema Tierra-Luna, pertenece al sistema como un todo, no a la Tierra oa la Luna individualmente. Entonces, para su ejemplo, si está lanzando un ladrillo hacia arriba, sería el potencial del sistema ladrillo-Tierra.
2. El teorema del trabajo y la energía se puede escribir (en términos de fuerzas externas conservativas, no conservativas y otras) como:

$$W_{tot}=W_{cons}+W_{non-cons}+W_{ext}=\Delta K = K_{f}-K_{i}$$

Pero para una fuerza conservativa, la definición de la energía potencial asociada es

$$W_{cons} = -\Delta U = -(U_{f}-U_{i})$$

y por lo que nuestra ecuación anterior se convierte en:

$$\begin{align*} W_{tot}=W_{cons}+W_{non-cons}+W_{ext}&=\Delta K = K_{f}-K_{i}\\ -(U_{f}-U_{i})+W_{non-cons}+W_{ext}&=\Delta K = K_{f}-K_{i}\\ K_{i}+U_{i}+W_{non-cons}+W_{ext}&= K_{f}+U_{f} \end{align*}$$ Si no hay fuerzas externas o fuerzas no conservativas, entonces: $$K_{i}+U_{i} = K_{f}+U_{f}$$ Entonces vemos que podemos usar el concepto del trabajo realizado por la gravedad, O podemos usar el concepto de energía potencial gravitacional. Pero no queremos hacer ambas cosas al mismo tiempo, ya que entonces contaríamos dos veces la influencia de la gravedad.

La energía proviene de la energía química almacenada en los músculos de los brazos. Pero ...

Tienes que tener cuidado cuando dices que el trabajo neto es cero. Debe asegurarse de que su sistema esté claramente definido para que sepa qué hay en su sistema y qué hay fuera. Luego, debe identificar qué trabajo es interno y qué trabajo es externo, y cuál, si es que hay alguno, es cero.

Una forma de definir el sistema en tu caso es decir que la Tierra y el balde están dentro del sistema, todo lo demás está fuera. Entonces la cuerda (no tú ) funciona en el sistema. Este trabajo es un trabajo externo ... entra en el sistema desde el exterior.

Entonces, el trabajo realizado en el sistema en esta imagen no es cero.

También puedes analizar un sistema compuesto por la Tierra, el balde, la cuerda y tú. Este caso es más complicado porque 1.) ahora tiene un dispositivo de almacenamiento de energía (usted) en el sistema, y ​​2.) es deformable y 3.) La fuerza producida por sus músculos no es conservativa. No obstante, en este caso el trabajo interno total es de hecho cero. La energía proviene de la energía química en los músculos.

La persona está haciendo trabajo sobre el balde levantándolo contra la fuerza gravitacional . ($W = mgh$).

Considere la definición de trabajo.$W = Fx$(fuerza constante). Desde$F_{weight} = mg$, entonces$W = mgh$.

Ya sea que use mucha fuerza para levantar rápidamente el balde, o use poca fuerza para levantar el balde lentamente, siempre que sus posiciones y velocidades iniciales y finales sean las mismas, el trabajo realizado en el balde será el mismo. No importa cuánta fuerza ejerzas para levantar la masa, todo lo que importa es la distancia que se levanta la masa , así como la fuerza gravitatoria, mg. El trabajo realizado es simplemente$W=mgh$. Se puede encontrar más explicación aquí. https://física.stackexchange.com/a/135194/59969