Fuerzas conservativas.
El concepto de fuerza conservativa está ligado al cálculo del trabajo que hay que realizar para realizar determinado movimiento.Supongamos un objeto de masa m que queremos desplazar desde la parte inferior a la parte superior.
1º Caso. Sin rozamiento.
El trabajo necesario para realizar este desplazamiento se puede calcular con la fórmula del curso pasado:
W = F . d. cos
Si realizamos el desplazamiento en vertical el trabajo que realizamos es : m.g.h
Pero si realizamos el desplazamiento según una línea oblicua deberemos calcular el coseno y la distancia pero el resultado final será W=mgh
En realidad sea cual sea la forma de desplazamiento, sea cual sea la distancia recorrida, el trabajo necesario siempre sale W=mgh.
Es un resultado sorprendente. Para realizar un movimiento, la energía que gastamos solo depende del punto inicial y del final. Es como si para ir desde Renedo hasta Santander gastásemos siempre la misma gasolina escogiéramos cualquier recorrido por largo que fuera este.
En realidad la ausencia del rozamiento simplifica la realidad y la convierte en algo increíble.
Si una fuerza es conservativa se puede definir una energía potencial Ep que podemos utilizar para calcular el trabajo realizado entre dos puntos: W=Ef-Ei. Calculamos la energía potencial en los puntos inicial y final y luego restamos, es evidente que nos dará siempre el mismo resultado. La definición y encontrar la expresión de la energía potencial se realiza para poder calcular los trabajos de una forma sencilla y correcta.
Fuerza disipativa.
- fuerzas elásticas.
- cualquier fuerza central o constante.
-fuerzas eléctricas.
2º Caso. Con rozamiento.
Si suponemos un rozamiento constante de 3N en dirección contraria al movimiento. Ahora tenemos que vencer dos fuerzas 20N hacia abajo y 3N en dirección del movimiento.
Vamos a ir por el camino más corto:
W=F.d.cos = 20.2,8.cos45 + 3.2,8 = 48,4J
Ahora por el camino largo con dos tramos:
w= 20 .2 . cos90 + 2.3
+ 2. 20 . cos 0 + 2 . 3. = 52 J .
El trabajo necesario para ir de un sitio a otro (la energía que vamos a gastar) depende del recorrido. Es la situación con la que nos encontramos en la realidad. Para ir de un punto a otro la energía que gastamos depende del camino que tomemos. Es una consecuencia directa de la presencia del rozamiento.
Fuerza conservativa.
Son fuerzas para las que el trabajo realizado en un desplazamiento solo depende del punto inicial y final. También se puede definir como una fuerza en la que el trabajo realizado en un recorrido cerrado es 0.
Son ejemplos de fuerzas conservativas:
-fuerzas gravitatorias.
Una fuerza es disipativa si el trabajo realizado depende del camino recorrido para ir desde el comienzo hasta el final.Un ejemplo de estas fuerzas son los rozamientos. Otras fuerzas disipativas interesantes las veremos en los campos magnéticos.
Si existen fuerzas disipativas y queremos calcular la energía gastada es necesario conocer el recorrido realizado y normalmente a mayor recorrido mayor será la energía gastada.