Comprender intuitivamente el trabajo y la energía

Question

Es fácil entender los conceptos de momento e impulso. La fórmula $mv$ es simple y fácil de razonar. Tiene una simetría obvia.

No puede decirse lo mismo de la energía cinética, el trabajo y la energía potencial. Entiendo que un objeto ligero que se mueve a una velocidad muy alta va a hacer más daño que un objeto pesado que se mueve a una velocidad más lenta (siendo sus momentos iguales) porque $E_k=\frac{1}{2}mv^2$ Pero, ¿por qué? La mayoría de las explicaciones que he leído utilizan la lógica circular para derivar esta ecuación, aplicando la fórmula $W=Fd$ . Incluso los vídeos de Samlan Khan sobre energía y trabajo utilizan definiciones circulares para explicar estos dos términos. Tengo tres preguntas clave:

• ¿Cuál es una definición de energía que no utilice esta lógica circular?
• ¿En qué se diferencia la energía cinética del momento?
• ¿Por qué cambia la energía según $Fd$ y no $Ft$ ?

Answer 1

En física, sólo podemos estar seguros de la velocidad, la distancia y la aceleración. El resto son conceptos abstractos como fuerza, momento, energía, etc. La totalidad de los conceptos de trabajo y energía gira en torno a la tercera ecuación del movimiento .

El trabajo y la energía se introducen en la física únicamente para resolver problemas. No tienen ninguna utilidad per se. Es más fácil analizar el movimiento de un objeto con la ayuda de los conceptos de trabajo y energía que recordando la ecuación de movimiento. Para tener una idea intuitiva de la importancia del concepto de teorema trabajo-energía hay que pensar como un físico teórico del siglo XIX. Tienes que entender qué es realmente la física teórica. Para comprender conceptos tan abstractos es necesario conocer la historia de la física. Para ello este enlace