Una pregunta sobre la definición de energía potencial con un ejemplo.

Soy nuevo en Física y quiero entender todo teóricamente y bien desde cero.

Déjame darte mi ejemplo.

Ejemplo

Considere ahora un cuerpo (partícula), no en el espacio intergaláctico, sino liberado desde una altura h sobre la superficie de la tierra. ($y_{0}=h; V_{0}=0$) La fuerza gravitacional$F_{G}=-Mg$tira hacia abajo del cuerpo. A medida que el cuerpo cae hacia la superficie de la tierra, el trabajo realizado por la gravedad es igual a la ganancia de energía cinética del cuerpo (ver Fig. 5.1):

$W(by gravity)=F_{G} \times (y-y_{0})$

o, en la superficie ($y=0$) de la tierra,

$W(by gravity)=(-Mg)(0-h)=Mgh=\frac{1}{2}M{V}^{2}-\frac{1}{2}M{{V}_{0}}^{2}=\frac{1}{2}M{V}^{2} (Eq. 5.7)$

dónde$V$es la velocidad del cuerpo al llegar a la superficie de la tierra. La ecuación (5.7) sugiere que podemos decir que a la altura h el cuerpo tiene energía potencial (capacidad para realizar trabajo o ganar energía cinética) de$Mgh$con respecto a la superficie de la tierra.

¿Qué sucede con la energía potencial cuando una partícula en reposo sobre la superficie terrestre se eleva a una altura$h$? Para levantar el cuerpo, debemos aplicar una fuerza hacia arriba ($F_{ag}=-F_{G}$) Al cuerpo. Ahora$y_{0}=0$y$y=h$. hacemos trabajo,

$W(by us)=F_{ag} \times (y-y_{0})=(Mg)(h)=Mgh (Eq. 5.8)$

en el cuerpo, dando así al cuerpo la energía potencial$Mgh$que, como hemos dicho anteriormente, tiene en altura$h$(ver Fig. 5.2a a c). Tenga en cuenta que llamamos a la fuerza que ejercemos$F_{ag}$; en otras palabras, nosotros y el agente externo somos idénticos. Por supuesto, es fácil hablar de "nosotros" y "nosotros", y los términos se usan a continuación; pero el punto importante a recordar es que aquí un agente externo se introduce conceptualmente en el problema solo con el propósito de evaluar la energía potencial.

En ausencia de fuerzas de fricción, ahora se puede formular una definición específica de la energía potencial de un cuerpo (partícula) en un punto de interés: La energía potencial es el trabajo que hacemos al mover el cuerpo sin aceleración desde una ubicación inicial, arbitrariamente. asignado a ser un cero de energía potencial, al punto de interés.

Pregunta

1) ¿La ecuación 5.8 es igual al cambio en la energía cinética que es$\frac{1}{2}M{V}^{2}-\frac{1}{2}M{{V}_{0}}^{2}$? Si no es así, ¿por qué?

2) En la definición de energía potencial, dice que el trabajo que hacemos al mover el cuerpo sin aceleración. Mi pregunta es, si no aceleramos el cuerpo, ¿cómo podemos elevar el cuerpo a la altura de$h$en el ejemplo? Si aplicamos una fuerza igual y opuesta a la fuerza gravitacional ($F_{ag}=-F_{G}$) a un cuerpo en equilibrio que tiene una velocidad inicial de$V_{0}=0$, ¿cómo podemos elevar el cuerpo a la altura de$h$? Si consideramos que tiene una velocidad inicial constante de$V_{0}=c$podemos elevar el cuerpo a la altura de$h$, pero esta vez tenemos un problema con$W(by us)=F_{ag} \times (y-y_{0})=(Mg)(h-0)=Mgh=\frac{1}{2}M{V}^{2}-\frac{1}{2}M{{V}_{0}}^{2}=\frac{1}{2}M{V}^{2}$ecuación. El cuerpo tendrá energía cinética constante.$KE=\frac{1}{2}M{V}^{2}$y$U(potential energy)=\Delta(KE)=\frac{1}{2}M{V}^{2}-\frac{1}{2}M{{V}_{0}}^{2}=0$Entonces, ¿cuál es la explicación de esto? (Esta pregunta está un poco relacionada con mi primera pregunta).

¡Gracias!