Problema de fuerzas conservativas y no conservativas

Question

Problema de fuerzas conservativas y no conservativas

Trabajo
efectivo
Física
energía potencial
campo conservativo
mecanica-newtoniana

MrAP

Sé que las fuerzas conservativas conservan la energía mecánica y las fuerzas no conservativas no conservan la energía mecánica y que para las fuerzas conservativas una energía potencial $PE$ puede definirse mientras que para una fuerza no conservativa no se puede definir una energía potencial ya que el trabajo realizado es independiente del camino seguido en el primer caso y en el segundo caso el trabajo realizado depende del camino seguido y, por lo tanto, la transferencia de energía tanto en el casos, es decir, para fuerzas conservativas,

W = - Δ PAG mi

$W=-\Delta PE$

Ahora realmente estoy arruinando las fuerzas conservativas, la ecuación $W=-\Delta PE$ y fuerzas no conservativas.

¿Significa esta ecuación que las fuerzas conservativas pueden cambiar solo la energía potencial de un cuerpo y que las fuerzas no conservativas pueden cambiar solo la cinética del cuerpo o lo contrario o que tanto las fuerzas conservativas como las no conservativas cambian tanto la energía cinética como la potencial de ¿el cuerpo?

Respuestas (2)

Problema de fuerzas conservativas y no conservativas

proyecto de ley n · Answer 1

Una mejor manera de ver tu ecuación, en mi opinión, es

Δ PAG mi = - W_{C o norte s} .

$\Delta PE = -W_{\mathrm{cons}}.$

Eso está más cerca de una definición de energía potencial. Pero, en cualquier orden, otro concepto es que puede sustituir un cambio en la energía potencial por el trabajo de una fuerza conservativa cuando analiza el movimiento de un sistema. En otras palabras, utiliza el trabajo realizado por una fuerza conservativa o las contribuciones de energía potencial de esa interacción conservativa, pero no ambas.

Por ejemplo, en un sistema que involucre la gravedad y la resistencia del aire uno podría escribir (usando $K$ para la energía cinética, $W$ para el trabajo, $U$ para la energía potencial)

k_{i norte i t i a yo} + W_{gramo r a v} + W_{a i r} = k_{F i norte a yo}

$K_{\mathrm{initial}}+W_{\mathrm{grav}}+W_{\mathrm{air}}=K_{\mathrm{final}}$ utilizando el principio trabajo-energía,

Δ k = Σ_{a yo yo} W .

$\Delta K = \Sigma_{\mathrm{all}} W.$ O

k_{i norte i t i a yo} + {tu}_{gramo, i norte i t i a yo} + W_{a i r} = k_{F i norte a yo} + {tu}_{gramo, F i norte a yo} .

$K_{\mathrm{initial}}+U_{\mathrm{g,initial}}+W_{\mathrm{air}}=K_{\mathrm{final}}+U_{\mathrm{g,final}}.$

Puedes ver que estos son equivalentes restando $U_{\mathrm{g,final}}$ de ambos lados de la última ecuación y aplicando $\Delta U_{\mathrm{grav}}=-W_{\mathrm{grav}}$ .

Entonces, la respuesta a su pregunta "o" es que ninguna de esas es correcta:

Las fuerzas conservativas pueden cambiar la energía cinética y pueden contabilizarse por el trabajo que realizan o por el cambio en la energía potencial del sistema, y
Las fuerzas no conservativas pueden cambiar la energía cinética y deben contabilizarse por el trabajo que realizan. No hay una función de energía potencial que nos ayude.

Entonces, las fuerzas conservativas pueden cambiar tanto la energía cinética como la potencial, mientras que las fuerzas no conservativas pueden cambiar solo la energía cinética (y también la energía potencial, pero esta energía potencial no nos es útil. ¿Verdad?
Mirando la definición de energía potencial, la energía potencial cambia directamente con el trabajo realizado por la fuerza conservativa asociada con ella. Las fuerzas no conservativas no cambian directamente la función de energía potencial porque no tienen energía potencial asociada con ellas. Las fuerzas no conservativas transfieren energía dentro o fuera del sistema y eso afecta la energía total dentro del sistema.

Suriya · Answer 2

Tanto las fuerzas conservativas como las no conservativas pueden cambiar tanto la energía cinética como la potencial. Intentaré aclarar tu confusión empaquetándolo todo en una ecuación:

$\Delta KE + \Delta PE = W_{ncf}$

Dónde $W_{ncf}$ es el trabajo realizado por fuerzas no conservativas. Pero como dijiste, $\Delta PE=-W_{cf}$ entonces

$\Delta KE = W_{ncf} + W_{cf}$

Tanto las fuerzas conservativas como las no conservativas pueden cambiar la energía cinética (por ejemplo, la gravedad o empujar un bloque, respectivamente). Las fuerzas conservativas, por defecto, cambian $PE$ (la energía potencial tiende naturalmente a su mínimo) mientras aumenta $KE$ . Sin embargo (como señaló Bill) las fuerzas no conservativas no pueden cambiar la energía potencial porque no tienen un potencial asociado con ellas, solo pueden cambiar la energía cinética. Este cambio en KE ahora puede cambiar la energía potencial.

DERIVACIÓN DE LA ECUACIÓN ANTERIOR

Sabemos (por la ley de Newton) que

$m\frac{dv}{dt}=\sum F_i(x)$

Multiplicando lo anterior por $dx$

$m\frac{dv}{dt}dx=m\frac{dx}{dt}dv=mvdv=\sum F_i(x)dx$

integrando la ecuación anterior tenemos

$m \int_{v_1}^{v_2} vdv=\frac{1}{2}m(v_2^2-v_1^2)= \Delta KE= \int_{x_1}^{x_2}\sum F_i(x)dx=W_{ncf} + W_{cf}$

Pero como $\Delta PE=-W_{cf}$ tenemos eso

$\Delta KE + \Delta PE = W_{ncf}$

Problema de fuerzas conservativas y no conservativas

MrAP

Respuestas (2)

proyecto de ley n

MrAP

proyecto de ley n

Suriya

Relación entre energía potencial y fuerza conservativa

¿Es esto cierto acerca de la energía potencial?

¿Por qué el trabajo realizado por una fuerza no conservativa no puede ser cero?

¿Qué hace que un campo de fuerza sea "no conservativo"?

¿Qué es exactamente lo que hace que una fuerza sea conservativa?

La fuerza neta en el sistema no es igual a cero, pero la GPE aumenta y no hay cambios en la energía cinética

¿Qué fuerzas se requieren para separar físicamente dos cuerpos en un sistema gravitatorio?

¿Por qué el trabajo neto de un excursionista que lleva una mochila de 15 kg hacia arriba 10 metros = 0 J (Giancoli)?

¿Por qué razón la diferencia de energía potencial ΔU=−WΔU=−W\Delta U=-W es igual al opuesto del trabajo realizado?

¿La fricción es también una fuerza conservativa?