¿Una pelota lanzada tiene energía cinética en la parte superior de la curva?

Question

Estoy pasando por la física con mi hijo de 5º de primaria. Hay una pregunta y una respuesta que indica que una pelota en el aire en la parte superior de la trayectoria no tiene energía cinética.

3. El siguiente diagrama muestra la trayectoria que sigue un balón después de ser pateado. El balón golpeó el suelo inicialmente en D y finalmente dejó de moverse en E.

   

   ¿En qué posición(es) la pelota no tenía energía cinética?

   1. B sólo
   2. Sólo A y E
   3. Sólo B y E
   4. Sólo B, D y E

Esta es la explicación que se da en el libro:

3. Respuesta: 3. Sólo B y E

   • En A y C, la pelota tenía tanto energía cinética como energía potencial (gravitatoria).
   • En la altura máxima en B, la bola sólo tenía energía potencial (gravitatoria) pero no energía cinética.
   • En D, la pelota tenía energía cinética pero no energía potencial (gravitatoria), ya que estaba a nivel del suelo.
   • En E, la pelota dejó de moverse, por lo que no tenía energía cinética. La pelota tampoco tenía energía potencial (gravitatoria), ya que estaba a nivel del suelo.

Ignorando el "complicado" hecho de que cualquier cosa con calor tiene energía cinética internamente, ¿hay alguna razón por la que la pelota no siga teniendo energía cinética? Ya no hay movimiento vertical, pero sigue en movimiento hacia delante.

Answer 1

La respuesta es incorrecta. Algún autor confundió la situación en la que la pelota se mueve sólo verticalmente (y una gráfica en función del tiempo) con este caso en el que hay movimiento horizontal. La componente horizontal de la velocidad es constante en un trayectoria balística es la misma en los puntos A, B y C.

La energía cinética es cero sólo cuando la pelota está inmóvil, y la pelota está inmóvil sólo en E: por lo tanto, éste es el único punto donde la energía cinética es cero.

Así que... no confíes en este libro.

Answer 2

El texto del libro está equivocado.

Si tiene energía cinética en D entonces tiene energía cinética en B.
Hay una componente de movimiento en la dirección X.

En D está la energía potencial del aire comprimido (lo que lo hace rebotar).

La respuesta correcta E ni siquiera es una opción en el libro.

Answer 3

Tras muchas deliberaciones, estoy de acuerdo con la respuesta de Pieter. Tal vez me explaye más. La ecuación de la energía cinética es $\frac{1}{2}mv^2$ . El movimiento de la pelota es un movimiento de proyectil, y se puede resolver mediante 2 vectores: el horizontal y el vertical.

La componente vertical de esta velocidad disminuye en $-g$ a medida que se acerca a la altura máxima. Por lo tanto, su velocidad en la altura máxima es cero, ya que la energía en este punto se ha convertido en energía potencial.

La componente horizontal, en cambio, no es nula y sigue disminuyendo, ya que la energía se pierde a través de la energía térmica.

Por lo tanto, nuestra velocidad resultante no es cero. Por lo tanto $\frac{1}{2}mv^2$ no es definitivamente cero. Por lo tanto, sólo E, cuando la pelota está en reposo, es correcta.

Answer 4

En primer lugar, la imagen es realmente engañosa. Cuando la miro, parece indicar que la pelota sigue moviéndose horizontalmente, y por lo tanto tiene energía cinética en el punto B. No tendría energía cinética en la parte superior sólo si se lanza la pelota absolutamente recta hacia arriba.

Se pone peor. Suponiendo que el movimiento horizontal del dibujo sólo represente una línea de tiempo y que la pelota vaya realmente en línea recta hacia arriba y hacia abajo, la respuesta para el punto D es muy, muy dudosa. Cuando la pelota toca el suelo, comienza con energía cinética debido a que se mueve hacia abajo. Esa energía se convierte en energía potencial (como un muelle) cuando la pelota toca el suelo y se comprime. En el punto de máxima compresión no hay energía cinética, la pelota se queda parada. Entonces comienza a expandirse de nuevo, y la energía potencial se convierte de nuevo en energía cinética.

Answer 5

Como han dicho otros, el único estado en el que no tiene energía cinética es E, A MENOS que se considere que la pelota sólo se mueve en la dirección vertical (en cuyo caso, la pelota no tiene energía cinética en B).

En cuanto a la energía potencial (gravitatoria), si se considera el suelo como el nivel "absoluto" 0, entonces no tiene ninguna, pero, obviamente, si alguien cavara un agujero bajo la pelota, ésta caería... lo que indica que SÍ tiene energía potencial (pero que la energía no puede convertirse, ya que la pelota no puede caer), en lugar de no tener ninguna. Sin embargo, esta "aproximación" es utilizada por la mayoría de los físicos, así que podemos dejarla pasar.

En definitiva, el libro parece una basura en la forma de explicar las cosas, aunque el autor parece saber de lo que habla. Mejor tirarlo a la papelera y buscar uno mejor.