Consideremos un ascensor que se mueve hacia arriba con velocidad constante. La velocidad constante se mantiene gracias a una fuerza tensional ascendente igual al peso. Si sumamos el trabajo total realizado sobre el ascensor será cero, ya que el trabajo realizado por dos fuerzas iguales y opuestas se anula. Pero el P.E. del ascensor aumenta. ¿Cómo y quién realiza el trabajo? Creo que no se produce ningún cambio P.E, es decir, sólo cuando hemos eliminado la fuerza ascendente podemos tener PE almacenado en el sistema. ¿Es esto cierto? Además, ¿podemos decir que la fuerza ascendente está *haciendo algún trabajo* porque aunque el objeto se está desplazando en la dirección de la fuerza pero es no que lo provoca.
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Floris
Puntos
54054
Un error común. El ascensor realiza un trabajo negativo sobre el motor (la fuerza del ascensor sobre la cuerda está en la dirección opuesta a la velocidad), mientras que el motor realiza un trabajo positivo sobre el ascensor (fuerza y velocidad en la misma dirección).
Así que la energía se transfiere del motor al ascensor, donde se convierte en energía potencial (en el sistema tierra-ascensor: la fuerza de la gravedad sobre el ascensor está en la dirección opuesta a la velocidad del ascensor respecto a la tierra...)
Mark H
Puntos
2378
El trabajo total realizado sobre un objeto por todas las fuerzas es igual al cambio en su cinética energía.
Si se toma la suma de todas las fuerzas sobre un objeto y se multiplica por la distancia recorrida, se habrá calculado el cambio en cinética energía, no la energía potencial.
$(F_1 + F_2 + \cdots + F_n)\cdot\Delta x = \Delta K$
Para su ascensor, las fuerzas suman cero, por lo que el cambio de energía cinética es cero ( $\Delta K = 0$ ). Así, el ascensor se mueve con una velocidad constante.
Podemos agrupar estas fuerzas en conservadoras y no conservadoras. Las fuerzas conservativas dan lugar a energías potenciales (gravedad, campos eléctricos, entre otros). El motor no produce una fuerza conservativa.
$(F_{conservative} + F_{non-conservative})\cdot\Delta x = \Delta K$
En nuestro caso, la fuerza conservativa es la gravedad, y la fuerza no conservativa es el motor.
$(F_{gravity})\cdot\Delta x + (F_{motor})\cdot\Delta x = \Delta K$
El trabajo realizado por una fuerza conservativa da lugar a cambios en la energía potencial.
$-\Delta P + (F_{motor})\cdot\Delta x = \Delta K$
El signo negativo proviene del hecho de que si la gravedad (por ejemplo) realiza un trabajo positivo sobre un objeto tirando de él hacia el suelo, la energía potencial de ese objeto disminuye ya que va a una menor elevación.
$(F_{motor})\cdot\Delta x = \Delta K + \Delta P$
Así, el motor que realiza el trabajo puede cambiar tanto la energía potencial como la cinética del ascensor. En tu pregunta, el ascensor tiene una velocidad constante, por lo que $\Delta K = 0$ . Así,
$(F_{motor})\cdot\Delta x = \Delta P$
El trabajo del motor sí modifica la energía potencial del ascensor.
