¿Por qué una caja que se mueve a velocidad constante no está haciendo trabajo?

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Esta fue una pregunta de un trabajo anterior de A-Level y la pregunta es bastante sencilla.

Tenía prisa, así que no pude pensar mucho en este problema y elegí C como mi respuesta, lo verifiqué en la clave de respuestas y sí, mi respuesta fue correcta. Así que decidí mirar brevemente las opciones una vez más y me pregunté por qué elegí C .

Por definición W = F × d , y de acuerdo con la primera ley de Newton, un objeto a velocidad constante significa que no hay ninguna fuerza desequilibrada actuando sobre él, por lo tanto, si F es 0 , se dice que el objeto no está haciendo ningún trabajo.

ingrese la descripción de la imagen aquíAsí que cambié un poco el escenario, imagina que estoy empujando un auto a una velocidad constante, de acuerdo con la definición, no estoy trabajando en el auto, pero eso no me parece muy intuitivo. Claramente estoy ejerciendo mi energía para empujar el auto que eventualmente me agota.

Volviendo al primer caso, asumí que la superficie, donde se deslizaba la caja, no tenía fricción y estaba colocada en una cámara de vacío masiva. Si mi mano estaba inicialmente empujando esa caja y después de un tiempo la solté, se moverá a una velocidad constante, esto de repente se vuelve sensato, ya que no hay nada que la empuje y , por lo tanto, no se realiza ningún trabajo.

Parece que cuando solté una caja sin fuerza resistiva, no estaba haciendo ningún trabajo, pero cuando estaba empujando el automóvil, sí lo hice. Es de alguna manera contradictorio y confuso. ¿Qué concepto me estoy perdiendo? ¡Cualquier explicación concisa sería genial!

Una característica errónea de esta pregunta (y de muchas preguntas sobre el trabajo que veo en los textos introductorios) es la falta de identificación del sistema y la fuerza (o conjunto de fuerzas) a considerar. Si el estudiante está siendo calificado en el razonamiento y la aplicación de los principios de la física, entonces la forma en que identifica estas cosas es parte de lo que evalúa, pero en un contexto de opción múltiple como este, termina asumiendo que el estudiante identificará estas cosas de la misma manera que la pregunta. autor hizo. No es algo bueno.
@dmckee ¡Exactamente! Estas preguntas, al menos algunas de ellas, son confusas. ¿Por qué el autor no dice simplemente sin fricción , están tratando de conectar escenarios ideales con uno real, lo que claramente no es algo bueno? ¿Cómo sabría un estudiante que la caja se soltó y se dejó deslizar? De alguna manera, se nos pide que pensemos como lo hacen los autores. Realmente necesitan corregir este hábito.

Respuestas (3)

Su ejemplo de empujar un automóvil a una velocidad constante está haciendo trabajo, porque está aplicando fuerza sobre el automóvil.

La diferencia es que en ese caso, hay una fuerza de fricción que también realiza trabajo, en oposición directa al trabajo proporcionado por empujar. El trabajo realizado por usted sobre el automóvil es contrarrestado por el trabajo realizado sobre el automóvil debido a la fricción y, por lo tanto, la energía cinética neta no cambia, porque tanto usted como el suelo están realizando trabajo sobre el automóvil.

La diferencia clave en los ejemplos aquí es la inclusión de una fuerza que se opone al movimiento. En el ejemplo del automóvil, si dejara de empujar, la fricción continuaría trabajando en el automóvil hasta que se detuviera; por eso se requiere una fuerza constante (y por lo tanto trabajo) para mover el automóvil.

Nota menor, habría puesto en cursiva la palabra "tú" y no "eres" para enfatizar el agente que está haciendo el trabajo.
@Triatticus Sin embargo, eso no era lo que quería enfatizar. Era más en referencia a " Así que cambié un poco el escenario, imagina que estoy empujando un automóvil a una velocidad constante, de acuerdo con la definición, no estoy trabajando en el automóvil, pero eso no parece muy intuitivo para mí ". Estoy señalando que de acuerdo con la definición, están haciendo un trabajo; no es que estén haciendo trabajo.
@J Mac Entonces, básicamente, la pregunta era suponer que la caja se soltó y se desliza a través de esa superficie sin fricción, ¿verdad?

Una ecuación matemática realmente te ayudaría, que es el teorema de la energía del trabajo: -

d W t o t a yo = d k s y s t mi metro
d k s y s t mi metro = 0
d W t o t a yo = 0

¡Espero que esto ayude!

Creo que no te falta ningún concepto y ya apuntaste la relevancia del rozamiento en el ejemplo del coche.

Intuitivamente, cada vez que sucede algo que transfiere energía de una forma a otra, estás haciendo trabajo. En el ejemplo del automóvil, transfiere energía de empujar a calentar la superficie con la que el automóvil tiene fricción. En el ejemplo de la caja, no hay fricción. Si la caja estuviera acelerando, se requeriría trabajo para empujarla para que se moviera cada vez más rápido. Pero como se mueve a velocidad constante, no fluye energía de ningún lugar a ningún otro lugar. El estado no cambia, la caja se moverá de la misma manera por la eternidad.

¿Por qué una caja que se mueve a velocidad constante no está haciendo trabajo?
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