Fuerzas conservativas y no conservativas
andre14Apuntes4 de Noviembre de 2014
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Fuerzas conservativas y
no conservativas
Ahora se introduce un tercer tipo de energia que tiene un sistema. Imagine que usted acelera
con su mano el libro en la figura 7.18a y lo desliza hacia la derecha sobre la superficie
de una mesa pesada y frena debido a la fuerza de friccion. Suponga que la superficie es el
sistema. Debido a eso la fuerza de friccion al deslizarse el libro realiza trabajo sobre la superficie.
La fuerza sobre la superficie es hacia la derecha y el desplazamiento del punto de
aplicacion de la fuerza es hacia la derecha. El trabajo invertido en la superficie es positivo,
pero la superficie no se mueve despues de que el libro se detiene. Sobre la superficie se
realizo trabajo positivo, aunque no hay aumento en la energia cinetica de la superficie o
la energia potencial de sistema alguno.
A partir de su experiencia cotidiana con el deslizamiento sobre superficies con friccion,
probablemente usted puede adivinar que la superficie se calentará despues de que el libro
se deslice sobre ella. (¡Frote sus manos vigorosamente para descubrirlo!) El trabajo que
se hizo sobre la superficie se fue en calentar la superficie en lugar de aumentar su rapidez
o cambiar la configuracion de un sistema. A la energia asociada con la temperatura de un
sistema se le llama energía interna, que se simboliza Eint. (En el capitulo 20 se definira de
manera mas general la energia interna.) En este caso, el trabajo invertido en la superficie
de hecho representa la energia transferida hacia dentro del sistema, pero aparece en el
sistema como energia interna en lugar de energia cinetica o potencial.
Considere el libro y la superficie en la figura 7.18a juntos como un sistema. Inicialmente,
el sistema tiene energia cinetica porque el libro es movil. Despues de que el libro
llego al reposo, la energia interna del sistema aumento: el libro y la superficie estan mas
calientes que antes. Se puede considerar el trabajo invertido por friccion dentro del
Sección 7.7 Fuerzas conservativas y no conservativas 181
tiempo inicial. La energia del
sistema es toda energia cinetica.
c) Despues de que el libro se
detiene, la energia del sistema es
toda energia interna.
182 Capítulo 7 Energía de un sistema
sistema (esto es, entre el libro y la superficie) como un mecanismo de transformación para
energia. Este trabajo transforma la energia cinetica del sistema en energia interna. De
igual modo, cuando un libro cae recto hacia abajo sin resistencia del aire, el trabajo invertido
por la fuerza gravitacional dentro del sistema libro–Tierra transforma la energia
potencial gravitacional del sistema a energia cinetica.
Las figuras 7.18b y 7.18c muestran graficas de barras de energia para la situacion en
la figura 7.18a. En la figura 7.18b, la grafica de barras muestra que el sistema contiene
energia cinetica en el instante en que su mano libera el libro. En este instante se define
la cantidad de energia interna de referencia en el sistema igual a cero. En la figura 7.18c,
despues de que el libro deja de deslizarse, la energia cinetica es cero y ahora el sistema
contiene energia interna. Observe que la cantidad de energia interna en el sistema, despues
de que el libro se detiene, es igual a la cantidad de energia cinetica en el sistema en
el instante inicial. Esta igualdad se describe mediante un principio importante llamado
conservación de energía. Este principio se explorara en el capitulo 8.
Ahora considere con mas detalle un objeto que se mueve hacia abajo, cerca de la superficie
de la Tierra. El trabajo invertido por la fuerza gravitacional
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