Supongamos que tenemos un imán pegado a una barra metálica, suspendida sobre el suelo. Si pego un clip al imán, ¿de dónde procede la energía para sujetar el clip (contra la fuerza de la gravedad), y durante cuánto tiempo permanecerá el clip allí, se quedará para siempre?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?El clip no se mueve con respecto a la tierra, lo que significa que el imán no gasta energía para mantenerlo, por lo que puede mantener el clip mientras el imán tenga propiedades magnéticas.
Por el contrario, cuando se sostiene algo con las manos, los músculos gastan energía no para sostener el objeto, sino para permanecer contraídos contra la gravedad. Esto se debe a que el estado natural de las células musculares es el de estirarse o contraerse según la gravedad, no en contra de ella.
Por analogía, el electroimán gasta energía no para sujetar cosas, sino para tener propiedades magnéticas, porque su estado natural no es magnético. Así que el imán natural no gasta energía, ya que su estado natural es ser magnético.
Cuando el imán atrae y mueve el clip, desplazándolo en el campo gravitatorio de la tierra, la energía proviene de la energía potencial que [en ese caso] podemos asociar al campo magnético.
Al atraer el clip aumentas la energía potencial gravitatoria del clip pero reduces la que tiene debido al campo magnético.
No necesitas energía para sostener el clip. Como analogía: cuando uno sostiene algo en sus manos, siente que está "trabajando" incluso en un caso estático; pero en mecánica, el trabajo = intercambio de energía se define como $W = \int \vec{F} d\vec{s}$ .
Cuando la situación es estacionaria, no hay intercambio de energía, ninguna fuerza hace ningún trabajo, por lo que puede permanecer para siempre.