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7/21/2019 Fuerzas no conservativas.PPT

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Tema 3.7. Sistemas que

involucran fuerzas no

conservativas.

SUBTEMA 3.7.1. DEFINICION DE

SISTEMAS QUE INVOLUCRANFUERZAS NO CONSERVATIVAS.


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En situaciones reales, las fuerzas noconservativas como la friccin actan sobrepartes de un sistema. En tales situaciones, la

energa mecnica total del sistema no esconstante y no podemos usar la ecuacin Eci +Epi = Ecf + Epf. Para tomar en cuenta fuerzasde friccin, regresemos al teorema del trabajo y

la energa cintica: Wnet = mvf2-1/2mvi2.


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Vamos a separar el trabajo neto en dos partes,el realizado por las fuerzas no conservativasWnc y el que hacen las fuerzas conservativasWc. La relacin trabajo-energa cintica se

convierte entonces en: Wnc + Wc = mvf2-1/2mvi2. Despejando Wnc y sustituyendo Wc dada

anteriormente (Wc = Epi-Epf) tenemos:

Wnc = mvf2-1/2mvi2

(Epi-Epf) Wnc = (Ecf + Epf)- (Eci + Epi).


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El trabajo realizado por todas las fuerzasno conservativas, que actan sobre partesde un sistema, es igual al cambio en

energa mecnica del sistema. Esto significaque esa energa o cruza la frontera del sistema yentra al resto del universo (de modo que elsistema no est aislado) o esa energa se

transforma dentro del sistema en una forma quehasta ahora no se ha considerado.


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Un sistema sencillo no aislado podra ser un objeto sobreel cual acta una fuerza externa neta. Esto se vioanteriormente en el Teorema del trabajo y la energacintica cuya ecuacin es:

W net = Ecf - Eci = Ec. Dicho teorema se enuncia de la siguiente forma:Cuandouna fuerza neta realiza trabajo sobre unobjeto y el nico cambio en el objeto es surapidez, el trabajo realizado es igual al cambio enla energa cintica del objeto.


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Si el teorema del trabajo y la energa cintica seaplica a un sistema no aislado, nos dice que eltrabajo realizado por fuerzas externas cambia laenerga cintica del sistema. En este caso setransfiere energa del entorno a travs de lafrontera del sistema. Si se realiza trabajopositivo sobre el sistema, se transfiere energadesde el entorno al sistema; si se realiza trabajo

negativo sobre el sistema, se transfiere energadel sistema al entorno.


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La friccin es un ejemplo de una fuerza noconservativa que puede transformar energacintica en energa interna. Si un libro se desliza

por una mesa horizontal (de modo que laenerga potencial gravitatoria no cambie) y llegaa detenerse, la energa cintica ha disminuido,pero las superficies del libro y la mesa estn

ms calientes.


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Hasta ahora hemos visto tres mtodos de almacenarenerga en un sistema: energa cintica, energapotencial y energa interna. hemos visto slo una formade transferir la energa que entra en el sistema, en

forma de trabajo en forma de resumen las formas detransferencia de energa que entran o salen de unsistema son las siguientes:

Trabajo.- En el sentido mecnico, es el proceso detransferir energa a un sistema mediante el

desplazamiento del sistema a travs de una fuerzaaplicada.


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Calor.- Es el proceso de transferir energa por medio decolisiones microscpicas entre tomos o molculas. Porejemplo, una cuchara de metal dentro de una taza decaf se calienta porque parte de la energa cintica delas molculas del caf lquido se transfieren a la cuchara

como energa interna. Ondas mecnicas.- Son un medio de transferencia

de la energa al permitir que una perturbacin sepropague por el aire o por otro medio. Este es el mtodopor el cual la energa (que se detecta como sonido) sale

de un sistema estreo por los altavoces y entra anuestros odos para estimular el proceso de escucha.Otros ejemplos de ondas mecnicas son las ondasssmicas y olas ocenicas.


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La transmisin elctrica.- involucra latransferencia de energa por medio de corrienteselctricas. Esta es la forma en la que entraenerga a un equipo estreo o a cualquier otro

aparato elctrico. La radiacin electromagntica.- son

ondas electromagnticas como la luz, lasmicroondas y las ondas de radio. Ejemplos deeste mtodo de transferencia incluyen lapreparacin de una papa horneada en un hornode microondas y la energa luminosa que sedesplaza del Sol a la Tierra por el espacio.

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