Supongamos que tengo un objeto que descansa encima de una mesa. Hay dos fuerzas que actúan sobre el objeto: la atracción gravitatoria y la fuerza de apoyo de la mesa. Es bastante obvio que la mesa no está haciendo trabajo porque la fuerza de apoyo no tiene desplazamiento. Sin embargo, en un sistema de coordenadas en movimiento, el punto donde actúa la fuerza en realidad tiene desplazamiento, por lo tanto, la mesa realiza trabajo sobre el objeto. Ahora bien, una mesa obviamente no puede transferir energía por sí misma. Mi pregunta es ¿cómo determino el trabajo real realizado por la mesa? ¿Sobre qué base diferencio entre el sistema de coordenadas en reposo y en movimiento para calcular el trabajo realizado?
La pregunta surgió cuando estaba tomando una escalera mecánica y subiendo las escaleras. Suponiendo que me muevo con la misma velocidad relativa en comparación con la escalera mecánica, ¿necesito invertir la misma cantidad de energía que si la escalera mecánica estuviera estacionaria?
Gracias por hacer esta pregunta.
Sí, el desplazamiento con una coordenada estacionaria es diferente del desplazamiento con una coordenada en movimiento. Y las obras realizadas son diferentes.
En su caso, la fuerza neta (es decir, gravedad + fuerza de reacción) es cero. Entonces, el trabajo neto es cero con cualquier desplazamiento que pueda tener.
¿Qué pasa si dejas caer un objeto donde solo hay fuerza de gravedad y lo observas con una coordenada estacionaria y con una coordenada en movimiento? Los trabajos realizados por la fuerza de gravedad son diferentes con dos coordenadas diferentes ya que los desplazamientos son diferentes. Así que los cambios de energía son diferentes. En este ejemplo, los cambios de energía cinética serán diferentes. Debido a que la masa es constante, los cambios de velocidad son diferentes. Esto está bien porque con una coordenada en movimiento, las dos velocidades deberían ser diferentes.
Ahora, surge una pregunta, si podemos convertir la energía en calor, es que podemos obtener más o menos energía en un sistema de coordenadas en movimiento. Esta es una cuestión de relatividad. Por ejemplo, un objeto sentado en la superficie de la tierra a tu lado. Para ti, este objeto tiene energía cinética cero y no puedes obtener ninguna energía de él. Pero si te sientas en un astroide que se mueve rápidamente pasando este objeto sentado en la tierra, este objeto tiene una energía cinética significativa.