Consideremos la siguiente situación. Ponemos un cuerpo de masa A una distancia del centro de la Tierra. Dejamos que la Tierra atraiga el cuerpo y analizamos la situación en un punto , más cerca de la Tierra.
Ahora bien, el trabajo realizado por la fuerza gravitatoria (una fuerza conservativa, que parece ser importante) viene dado por:
Este trabajo es igual al cambio de la energía cinética del sistema (aprox., la Tierra no se movió demasiado) y el cambio negativo de la energía potencial del sistema. La energía mecánica no ha cambiado, el sistema está aislado.
Lo que me molesta es esto: ¿por qué el trabajo realizado por la fuerza gravitacional no cambia la energía total? Parece inconsistente decir "el trabajo realizado es igual al cambio de energía, PERO no cuando el trabajo lo realiza una fuerza conservativa/interna". ¿Por qué una obra difiere de otra?
La energía se conserva, por lo que no se puede crear ni destruir. Todo lo que podemos hacer es cambiar la energía de una forma a otra.
En tu ejemplo estamos cambiando la energía potencial de la masa. en energía cinética. El aumento de la energía cinética debe ser igual a la disminución, de lo contrario, la energía no se habría conservado.
Por una fuerza externa supongo que te refieres a un tercero fuera del sistema. Para dar un ejemplo un poco ridículo, podría ser yo parado lejos de la Tierra y la masa y empujando la masa con un palo largo para acelerarla. En este caso no se conservaría la energía de la Tierra + masa, pero tampoco se conservaría mi energía. Sin embargo, la energía de la Tierra, la masa y el yo se conservarían. La distinción entre fuerzas internas y externas es un poco artificial porque todos los sistemas son cerrados y todas las fuerzas son internas si miras a una escala lo suficientemente grande.
El trabajo realizado en un sistema aumenta la energía del sistema.
Pero hay que tener claro de qué sistema se está hablando. Para el sistema que consiste en la Tierra y su otro objeto, no hay fuerza externa ni trabajo realizado en el sistema. La energía total es constante; simplemente cambia de energía potencial a energía cinética.
Si su sistema es el otro objeto, entonces hay una fuerza externa, la gravedad debida a la Tierra. En este caso la energía del sistema está aumentando.
En este sistema simple, la energía añadida tiene que ser enteramente energía cinética. Implícitamente hemos creado un modelo del objeto como una partícula puntual sin estructura interna. La energía potencial es la energía de interacción y requiere que la estructura interna del objeto comprenda al menos dos objetos. Sin estructura interna significa que no hay energía potencial.
El hecho de que la fuerza sea conservativa no tiene nada que ver con la cuestión.
En un sistema cerrado, la energía no tiene adónde ir. No hay forma de que la fuerza gravitacional cambie la energía total.
simplemente cambiaria
"el trabajo realizado es igual al cambio de energía, PERO no cuando el trabajo lo realiza una fuerza conservativa/interna"
a
"El trabajo realizado es igual al cambio de energía cinética ".
Esto solo significa que puede convertir el potencial en energía cinética y viceversa.
Una fuerza no conservativa significa que la energía perdida del sistema (que no se puede usar para devolver el sistema a su estado original) se mantiene efectivamente en una fuente o sumidero externo independiente.
nunca jamás
nunca jamás