¿Por qué dos fuerzas iguales y opuestas trabajan sobre un objeto en movimiento pero no sobre un objeto estacionario?

Considere una masa puntual metro con velocidad constante pero bajo la influencia de dos fuerzas, F 1 , F 2 , que tienen igual magnitud pero direcciones opuestas. Debido a que las magnitudes de las fuerzas son iguales, no esperaría una aceleración neta de metro , pero si metro se está moviendo, las fuerzas están haciendo trabajo sobre metro ( F 1 el trabajo de ser el inverso de F 2 trabajo), mientras que si metro es estacionario, ninguno de los dos realiza trabajo F 1 o F 2 ; ¿porqué es eso? En ninguno de los casos hay aceleración neta, y en ninguno de los casos hay trabajo neto, pero ¿por qué el trabajo se calcula de manera diferente en un caso que en el otro?

Nota: Esta es una pregunta conceptual, por lo que me temo que simplemente apelar a las definiciones, es decir, "porque el trabajo se define de esa manera", será insatisfactorio.

La potencia neta al sistema es siempre cero. no entiendo tu pregunta Lo que considera energía cero es completamente arbitrario y depende del marco de referencia.

Respuestas (2)

Debido a que las magnitudes de las fuerzas son iguales, no esperaría una aceleración neta de metro

Correcto. Incluso si metro se está moviendo, no habrá aceleración, ya que no hay fuerza neta.

si metro se está moviendo, las fuerzas están haciendo trabajo sobre metro ( F 1 el trabajo de ser el inverso de F 2 trabajo), mientras que si metro es estacionario, ninguno de los dos realiza trabajo F 1 o F 2 ; ¿porqué es eso?

Punto menor pero importante: F 1 El trabajo de 's es el negativo de F 2 's trabajo, en lugar de lo contrario de F 2 trabajo de Entonces, el trabajo neto realizado por las fuerzas en ambos casos es cero, como dijiste.

Parece estar confundido por el hecho de que dos situaciones diferentes (una con movimiento metro , uno con estacionario metro ) ambos tienen la misma respuesta (no se realiza trabajo neto en ninguno de los casos). Pero esto se sigue directamente del hecho de que la fuerza neta es cero ; si tienes una persona tirando de tu brazo izquierdo y otra tirando con la misma fuerza de tu brazo derecho, no importa si te estás moviendo o no, no vas a acelerar, por lo que la energía cinética se transfiere a tu cuerpo es cero en ambos casos.

¿Por qué el trabajo se calcula de manera diferente en un caso que en el otro?

Porque son situaciones diferentes. En un caso, metro Se esta moviendo. En el otro, metro no es. No debería sorprender que las matemáticas difieran entre los dos casos; casualmente tienen la misma respuesta.

Dicho de otra manera, F 1 está trabajando en F 2 (O si te gusta que la energía se transfiera de uno a otro) y metro Solo está sentado ahí...
¿ Cuál es el inverso de un escalar sino el negativo del escalar? ¿Podría explicar por qué cree que estoy describiendo dos situaciones? Creo que estoy describiendo dos casos de una situación: metro tiene velocidad constante. En muchas/la mayoría, si no todas, las demás áreas de la cinemática, lo que más importa es si la velocidad es constante o no, no el valor de la constante si es constante.
Además, creo que su segundo párrafo es engañoso. Digamos que la persona que tira de su brazo izquierdo está aplicando una fuerza F 1 , y la persona que tira de su brazo derecho tira con fuerza F 2 , y F 1 es ligeramente mayor que F 2 . Podría calcular el trabajo realizado por la fuerza neta (hacia la izquierda), pero también podría calcular el trabajo realizado individualmente por ambas fuerzas, y esos cálculos dependerían de la magnitud total de cada fuerza individualmente, ¿verdad?
@BlueBomber: Normalmente, cuando la gente dice el "inverso de un número a ", quieren decir a − 1 . Digo dos situaciones porque son dos situaciones: una se mueve, la otra no. No estoy seguro de lo que quiere decir con "lo que más importa es si la velocidad es constante o no, no el valor de la constante si es constante"; Nunca he oído hablar de ese principio y, sin embargo, no siempre es cierto (según los detalles del problema) y, por lo tanto, no es necesariamente seguro asumirlo.
@BlueBomber: Para su segundo comentario, tampoco estoy muy seguro de a qué se refiere. ¿Está confundido por el hecho de que puede haber dos formas igualmente válidas de obtener la respuesta correcta? Puede calcular el trabajo en función de la fuerza neta, o puede calcular los trabajos individuales y agregarlos; obtendrá el mismo resultado de cualquier manera. Por ejemplo, el teorema de reciprocidad cuadrática en la teoría de números se ha demostrado de más de 120 formas diferentes; sigue siendo el mismo teorema, pero hay muchas formas de realizar la prueba.
@DumpsterDoofus, gracias por aclarar tu comentario sobre el inverso (multiplicativo), todo lo que dijiste al respecto ahora tiene sentido. Con respecto al resto, me temo que en este punto probablemente solo estemos hablando entre nosotros y no estoy seguro de cómo formular mejor mi pregunta. Con respecto al principio del que nunca ha oído hablar, no estaba citando un principio en particular (nombrado), pero es bien sabido que, por ejemplo, si un objeto tiene velocidad constante, no hay fuerza neta (observe cómo no hay reclamo sobre la magnitud de la velocidad), y existen afirmaciones similares en toda la cinemática.

Lo que puede confundirte es el hecho de que hay dos fuerzas opuestas que trabajan una contra la otra si el cuerpo se está moviendo y ninguna fuerza si el cuerpo está en reposo.

Este es un buen ejemplo del principio de la relatividad: si el cuerpo está en reposo o si se mueve con velocidad constante, no debería cambiar la física. :-)

'Dos fuerzas iguales que se oponen entre sí' o 'ninguna fuerza en absoluto' no debería cambiar el resultado. Eso significa que estas 'fuerzas' pueden trabajar si el trabajo realizado se anula entre sí.

Lo que eso nos dice es que algunos términos físicos como 'fuerza' o 'trabajo' dependen del punto de vista del observador (o más físicamente 'marco de referencia') pero eso no cambia la física del sistema. Siempre existen las cantidades conservadas que son independientes del marco de referencia y, una vez que se pone de acuerdo sobre un marco de referencia, también se pueden usar con seguridad todas las demás cantidades.

¿Por qué dos fuerzas iguales y opuestas trabajan sobre un objeto en movimiento pero no sobre un objeto estacionario?
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