1. Estilo conservador
Si el trabajo realizado por una fuerza cuando un objeto comienza a moverse desde su posición inicial hasta que regresa a su posición inicial es igual a cero, entonces esa fuerza se denomina fuerza conservativa.
Aquí tenéis algunos ejemplos de estilos conservadores.
1.1. Gravedad
Consideremos un objeto que se mueve verticalmente hacia arriba hasta alcanzar una altura máxima y luego desciende hasta su posición original. Al ascender una distancia h, la fuerza de gravedad actúa en dirección opuesta al desplazamiento del objeto. Debido a esta dirección opuesta, la fuerza de gravedad realiza trabajo negativo sobre el objeto.
W = wh cos (180o) = – wh = – mgh
Tras alcanzar su altura máxima, el objeto desciende una distancia h hasta su posición original. Durante este descenso, la fuerza de gravedad actúa en la misma dirección que el desplazamiento del objeto. Debido a esta dirección, la fuerza de gravedad realiza trabajo positivo.
W = wh cos (0o) = – wh = – mgh
La masa del objeto (m), la aceleración gravitatoria (g) y la altura (h) son las mismas, por lo tanto, el trabajo realizado por la fuerza gravitatoria cuando el objeto comienza a moverse verticalmente hacia arriba hasta que regresa a su posición original es igual a cero.
W = mgh – mgh
W=0
1.2. Fuerza del resorte
Consideremos un resorte colocado horizontalmente. Si se empuja o comprime el extremo derecho del resorte hacia la izquierda, este también ejerce una fuerza hacia la derecha. Esto se puede comprobar comprimiendo el resorte. Por ejemplo, coloque un objeto en el extremo derecho del resorte y luego presiónelo hacia la izquierda. Después de que el resorte se flexione, retire la mano del objeto y del resorte. Cuando su mano ya no toque el resorte, el objeto estará empujando el objeto hacia la derecha. Cuando el objeto se mueva hacia la izquierda, la dirección de su movimiento será opuesta a la dirección de la fuerza del resorte. Debido a que las fuerzas actúan en direcciones opuestas, la fuerza del resorte realiza trabajo negativo.
W = – ½ kx2
Cuando un objeto se mueve hacia la derecha, la dirección del movimiento o desplazamiento de la carga coincide con la dirección de la fuerza del resorte. Debido a que apuntan en la misma dirección, la fuerza del resorte realiza un trabajo positivo.
W = ½ kx2
Los resortes utilizados son los mismos, por lo que la constante elástica (k) también es la misma. El desplazamiento del resorte es el mismo. Por lo tanto, el trabajo realizado por la gravedad cuando el objeto comienza a moverse hacia la izquierda una distancia x y luego regresa hacia la derecha una distancia x es igual a cero.
W = ½ kx2 – ½ kx2
El trabajo realizado por la fuerza gravitatoria y la fuerza elástica durante el movimiento de un objeto desde su posición inicial hasta que regresa a ella es cero. Si el trabajo realizado por una fuerza cuando un objeto comienza a moverse desde su posición inicial hasta que regresa a ella es cero, entonces se denomina fuerza conservativa.
2. Estilo no conservador
Si el trabajo realizado por una fuerza cuando un objeto comienza a moverse desde su posición inicial hasta que regresa a su posición original no es igual a cero, entonces la fuerza se denomina fuerza no conservativa.
Aquí tienes algunos ejemplos de estilos de etiquetas conservadores.
2.1 Fuerza de empuje y fuerza de fricción cinética
Consideremos un objeto que se empuja hacia la derecha y luego hacia la izquierda. Cuando se mueve o se desplaza hacia la derecha, la dirección del desplazamiento del objeto coincide con la dirección de la fuerza de empuje (F) y es opuesta a la dirección de la fuerza de fricción cinética (f).kDebido a que está en la misma dirección que el desplazamiento, la fuerza de empuje realiza un trabajo positivo sobre el objeto.
W = F s
Por otro lado, la fricción cinética realiza trabajo negativo sobre un objeto.
W = – fk s
Cuando un objeto se mueve o se desplaza hacia la izquierda, la dirección de su desplazamiento coincide con la de la fuerza que lo empuja y es opuesta a la de la fuerza de fricción cinética. Dado que la fuerza que empuja actúa en la misma dirección que el desplazamiento, realiza trabajo positivo sobre el objeto.
W = F s
Por otro lado, la fricción cinética realiza trabajo negativo sobre un objeto.
W = – fk s
El trabajo realizado por la fuerza de empuje y la fuerza de fricción cinética sobre un objeto cuando este comienza a moverse desde su posición inicial hasta que regresa a ella es W = 2 F s y W = -2 fk s
El trabajo realizado por la fuerza de empuje y la fuerza de fricción cinética mientras el objeto comienza a moverse desde su posición inicial hasta que el objeto regresa a su posición inicial no es igual a cero.
Si el trabajo realizado por una fuerza cuando un objeto comienza a moverse desde su posición inicial hasta que regresa a su posición original no es igual a cero, entonces la fuerza se denomina fuerza no conservativa.
