Trabajo y energía: duda conceptual

Supongamos que estoy deslizando un bloque muy lentamente sobre una superficie rugosa. Si el bloque ha viajado d distancia, entonces el trabajo realizado por mí es W 1 = m metro gramo d y que por rozamiento es W 2 = m metro gramo d .

Ahora la energía transferida de mí al bloque es m metro gramo d y la tomada por fricción del bloque es m metro gramo d , La energía neta del bloque sigue siendo la misma, pero la energía tomada por la fricción evoluciona como calor y eso es igual a mi energía química consumida, por lo que la energía total de b yo o C k + metro mi sistema permanece constante.

Ahora si saco un bloque de masa metro lentamente hacia arriba hasta una altura h , entonces el trabajo realizado por mí es W 1 = metro gramo h (asumiendo h es mucho menor que el radio de la tierra) y que por gravedad es W 2 = metro gramo h . Por lo tanto metro gramo h va de mi a bloque y metro gramo h del bloque a la tierra, así que aquí tampoco cambia la energía del bloque, entonces ¿por qué decimos que aumenta la energía potencial del bloque?

Sé que me falta algo aquí, ya que la energía total del sistema no se conservaría si la energía del bloque no cambia y mi energía disminuye.

Por favor, ayúdame a entender dónde me equivoco.

Esto puede ayudar a comprender la energía potencial : physics.stackexchange.com/a/651071/305718

Respuestas (4)

Entonces, aquí tampoco cambia la energía del bloque, entonces, ¿por qué decimos que aumenta la energía potencial del bloque?

Esta es una confusión común y se debe a una mala comunicación, no a una falla en su comprensión, lo que parece ser correcto.

La energía potencial es la energía que está disponible en virtud de la configuración de un sistema. En este caso la energía potencial es metro gramo h . Ahora, considere qué sistema describe esta energía potencial. Tenemos metro , que es una propiedad del bloque, pero gramo es una propiedad de la tierra, y h Es una relación entre el bloque y la tierra. Entonces el sistema que tiene energía potencial metro gramo h es el sistema tanto del bloque como de la tierra.

Entonces, cuando decimos que "la energía potencial del bloque aumenta", en realidad estamos cometiendo un error. Deberíamos decir "aumenta la energía potencial del sistema bloque+tierra". Así, cuando dices:

Por lo tanto metro gramo h va de mi a bloque y metro gramo h del bloque a la tierra

Si enseñáramos correctamente la energía potencial desde el principio, habrías dicho: "Por lo tanto, metro gramo h va de mí a bloque y la energía potencial del sistema bloque+tierra aumenta en metro gramo h "

gracias por responder, pero obtuve la mayor parte de su respuesta, pero aún me queda una confusión. la tierra hace metro gramo h trabajo en bloque también y por lo tanto toma metro gramo h energía de él, por lo que su energía aumenta, lo cual no es cierto, creo
@lalittolani Recuerda, la tierra y el bloque son parte del mismo sistema. Entonces la tierra no hace -mgh trabajo sobre el bloque. El sistema earth+block hace -mgh trabajo en ti. Si realmente quieres considerar la tierra y el bloque como cosas separadas, entonces debes considerar la tierra, el bloque y el campo gravitatorio. La tierra no se mueve ni cambia, por lo que no realiza ningún trabajo. El campo gravitatorio realiza un trabajo de -mgh sobre el bloque, por lo que la energía potencial del campo gravitatorio ha aumentado en mgh. La energía potencial gravitatoria (mgh) pertenece al campo gravitatorio en esta vista
No puedo entender cómo la tierra no funciona -mgh en bloque. El sistema de tierra+bloque funciona contigo
@lalittolani parece que necesita una discusión en lugar de una simple sesión de preguntas y respuestas, pero este foro suprime activamente las discusiones. Te animo a que vayas a physicsforums.com donde también estoy activo y donde se fomentan las discusiones.
¿Podemos continuar la discusión en el chat? Por cierto, creé una cuenta en physicsforum.com, ¿con qué nombre de usuario puedo contactarlo?
@lalittolani Soy Dale allí también. No me gusta la función de chat aquí porque es realmente incómoda en un dispositivo móvil, y generalmente visito SE en un dispositivo móvil.
Ok, no hay problema, publiqué mi pregunta allí, espero que la encuentres.
_ "Por lo tanto, mgh va de mí a bloque y la energía potencial del sistema bloque+tierra aumenta en mgh"_, entonces, ¿a dónde va -mgh por tierra?
@lalittolani He estado buscando pero no te veo en www.physicsforums.com
Lo siento, por error llegué a otro sitio :-\ (physicshelpforum.com), ahora puedes consultarme en physicsforum.com

Creo que un aspecto de su comprensión que es incorrecto es el de la energía potencial.

Entonces, aquí tampoco cambia la energía del bloque, entonces, ¿por qué decimos que aumenta la energía potencial del bloque?

El término "energía potencial del bloque" es en realidad incorrecto. La energía potencial es una propiedad de un sistema de dos o más partículas, siendo en este caso la de la Tierra y el bloque. De ello se deduce que la forma correcta de expresar este cambio en la energía potencial gravitatoria es que la energía potencial gravitacional del sistema Tierra-bloque aumenta.

Ahora, por la razón de su aumento: ha ejercido una fuerza y ​​el desplazamiento del punto de aplicación de la fuerza no es perpendicular a la fuerza (o cero), lo que significa que ha realizado un trabajo en el sistema que comprende la Tierra y el bloque. . Lo has escrito correctamente como

W mi X t = metro gramo h
Sin embargo, si te incluyes a ti mismo como parte del sistema bloque + Tierra, la energía total se conserva. En tal caso, el trabajo que haría ya no sería externo al sistema. Todo el aumento de la energía potencial del par bloque-Tierra estaría acompañado por una disminución de la energía potencial química en su cuerpo. Esta fue también la fuente de la W mi X t si no hubieras sido parte del sistema:
Δ tu C h mi metro + Δ tu gramo = 0
Y esto demuestra que la energía total del sistema bloque+tú+Tierra se conserva siempre.

Espero que esto ayude.

Gracias por responder, entendí lo que quieres decir, pero mira mi comentario sobre la respuesta de @Dale.

Tanto para los ejemplos de deslizamiento como de elevación, el trabajo neto realizado en el bloque es cero. Todo lo que eso significa es que el cambio en la energía cinética macroscópica (cambio en la energía cinética del movimiento del bloque como un todo) del bloque es cero, según el teorema de la energía del trabajo. Para el ejemplo del deslizamiento, la velocidad es constante, por lo que el cambio en la energía cinética es cero. Para el ejemplo de levantamiento presumiblemente el bloque comienza en reposo (en el suelo) y termina en reposo en h , para un cambio en KE de cero.

Pero el teorema del trabajo y la energía no excluye un cambio en la energía potencial porque, como se señaló en otras respuestas, la energía potencial no es una propiedad del objeto (el bloque) sino una propiedad del sistema. Eso es porque la energía potencial es la energía de la posición de un objeto en relación con otra cosa. En este caso, la energía potencial gravitatoria es una propiedad del sistema Tierra-bloque debido a la posición del bloque con respecto a la Tierra.

Espero que esto ayude.

Sí, su respuesta me ayuda, pero el trabajo -mgh lo realiza la tierra, por lo que toma mgh de energía del bloque, ¿aumenta esto la energía de la tierra?
@lalittolani Sí. Pero el aumento de la energía potencial gravitacional es el del sistema Tierra-bloque, no solo la Tierra ni el bloque solo. En ausencia de cualquiera de los dos, la GPE no existiría.
Me confundí, dices que la energía de la tierra aumenta, pero el comentario de @Dale dice algo un poco diferente.
Dije que la energía potencial pertenece a la combinación del bloque y la tierra, no a la tierra sola o al bloque solo. Es una propiedad del sistema. No creo que eso entre en conflicto con lo que dice Dale, aunque podemos decirlo de manera un poco diferente.
Sí, lo entiendo ahora como propiedad de un sistema combinado, no de un solo objeto del sistema, pero no entiendo que hacemos trabajo mgh en bloque y aumentamos la energía potencial de tierra+bloque, pero no puedo explicar la explicación del trabajo -mgh hecho por la tierra
El trabajo de la gravedad es negativo porque la dirección de la fuerza de gravedad es opuesta a la dirección del desplazamiento del bloque. El trabajo que haces levantando el bloque es positivo porque la dirección de tu fuerza es la misma que la dirección del desplazamiento del bloque.
Sí, transfiero energía al sistema tierra+bloque, pero la tierra toma la misma energía del bloque, por lo que la energía total de la tierra ha aumentado.

Verás, el concepto de energía potencial allí en realidad implica el trabajo realizado por las fuerzas gravitatorias. Introducimos la energía potencial para fuerzas conservativas especialmente para no volver a calcular el trabajo de estas fuerzas cada vez. Entonces, en el segundo caso, simplemente elige si considera el trabajo de la fuerza gravitatoria o la energía potencial, no ambos.