Resumen

Importante

Hay dos tipos de energía, la cinética y la potencial.El primer tipo está relacionado con el movimiento y el segundo tipo está relacionado con la posición del objeto. Las expresiones son bien conocidas:

  y  

 A la suma de las dos se le llama energía mecánica.

Importante

Desde un punto de vista físico, el trabajo (W) es una magnitud escalar que se define como el producto de una fuerza por un desplazamiento.

Definimos por tanto el trabajo mediante la siguiente expresión: 

 siendo Δr el desplazamiento. Su unidad en el Sistema Internacional es el Julio.

Esta expresión es válida sólo en situaciones muy concretas, debe cumplirse que la fuerza aplicada sea constante y el objeto siga una trayectoria rectilínea, en la misma dirección en la que se aplica la fuerza.

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El teorema de las fuerzas vivas se enuncia así: 

El trabajo total realizado por todas las fuerzas sobre un cuerpo es igual a la variación de energía cinética que experimenta ese cuerpo. 

 

Importante

Se denominan fuerzas conservativas las que cumplen que, al actuar sobre una partícula que realiza una trayectoria cerrada, el trabajo realizado es nulo.

Son fuerzas conservativas las fuerzas gravitatoria, elástica y electrostática. 

Un aspecto muy importante de las fuerzas conservativas es que estas nos van a permitir redefinir la ya conocida por nosotros energía potencial. 

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La situación contraria a este tipo de fuerzas serían las fuerzas no conservativas. Estas fuerzas no tienen asociado un número que las pueda simbolizar, lo que antes llamamos energía potencial. Evidentemente, estas fuerzas hacen que la trayectoria tenga su influencia a la hora de establecer la magnitud trabajo. Un ejemplo de estas fuerzas es el rozamiento.

Importante

El comportamiento especial de las fuerzas conservativas permite definir una nueva magnitud, la energía potencial.


El trabajo realizado por una fuerza conservativa al desplazar un cuerpo entre dos puntos dados es igual a la diferencia de energía potencial asociada a esos dos puntos cambiada de signo.

 

 

Esta expresión es conocida como teorema de la energía potencial. Si recordamos, el trabajo realizado por una fuerza conservativa sólo depende de las posiciones inicial y final por tanto la diferencia de energía potencial también dependerá únicamente del valor de esos puntos.

Importante

La energía potencial gravitatoria se puede definir como: 

 

Es la energía necesaria que hay que suministrar al cuerpo m para vencer la fuerza gravitatoria y trasladar el cuerpo desde el punto A hasta el infinito

La expresión de la energía potencial es negativa porque, según nuestra referencia escogida, queremos llevar el cuerpo al infinito y como la fuerza gravitatoria es siempre atractiva trasladamos el cuerpo en contra de la fuerza gravitatoria, por tanto debemos suministrar una energía para vencer esa fuerza y mover el cuerpo.

Importante

trabajo satélite
Imagen de elaboración propia

Observa la imagen. En ella se ve representado un satélite en dos posiciones distintas, a una distancia r1 de la Tierra, y a una distancia mayor, r2.

Analicemos las dos posibles situaciones en las que el satélite se mueve respecto del planeta Tierra, acercándose o alejándose de esta.

• Si el satélite se acerca, pasando de la posición r2 a r1el trabajo realizado es positivo (se mueve a favor del campo, que es atractivo), por tanto disminuye la energía potencial del satélite.

Si por el contrario el satélite se alejara el trabajo sería negativo aumentando entonces la energía potencial de este.

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El principio de conservación de la energía mecánica se enuncia del siguiente modo:


Si sobre un cuerpo sólo actúan fuerzas conservativas, su energía mecánica se mantiene constante en todo momento, es decir, se conserva.

Importante

Podemos definir el potencial gravitatorio como el trabajo que realiza el campo para trasladar la unidad de masa de dicho punto al infinito.  

Su unidad en el Sistema Internacional es J/kg.

Debes tener clara la siguiente idea: el campo gravitatorio (g) y el potencial gravitatorio (V) miden básicamente lo mismo: las propiedades del espacio que rodea a una masa, g lo hace de forma vectorial y V de forma escalar.