Tarea3

7.1
7.2
7.3
7.4
7.5

Sistemas y entornos
Trabajo invertido por
una fuerza constante
Producto escalar de
dos vectores
Trabajo consumido
por una fuerza variable
Energía cinética y
el teorema trabajo–
energía cinética

7.6
7.7
7.8

7.9

Energía potencial de
un sistema
Fuerzas conservativas
y no conservativas
Correspondencia entre
fuerzas conservativas y
energía potencial
Diagramas de energía
yequilibrio de un
sistema

En una granja de viento, el aire en movimiento realiza trabajo sobre
las aspas de los molinos, lo que hace girar las aspas y el rotor de un
generador eléctrico. La energía se transfiere afuera del sistema del
molino de viento mediante electricidad. (Billy HustaceGetty Images)

7

Energía de un sistema

Las definiciones de cantidades como posición, velocidad, aceleración yfuerza junto a
principios como la segunda ley de Newton han permitido encontrar muchas soluciones.
Sin embargo algunos problemas, que podrían resolverse teóricamente con las leyes de
Newton, son muy difíciles en la práctica, pero es posible simplificarlos con un planteamiento diferente. Aquí, y en los capítulos siguientes, se investigará este nuevo planteamiento
que incluirá definiciones decantidades que tal vez no le sean familiares. Otras cantidades
pueden sonar familiares, pero adquieren significados más específicos en física que en la
vida cotidiana. El análisis comienza al explorar la noción de energía.
El concepto de energía es uno de los temas más importantes en ciencia e ingeniería.
En la vida cotidiana se piensa en la energía en términos de combustible para transporte
ycalentamiento, electricidad para luz y electrodomésticos, y alimentos para el consumo.
No obstante, estas ideas no definen la energía; sólo dejan ver que los combustibles son
necesarios para realizar un trabajo y que dichos combustibles proporcionan algo que se
llama energía.
La energía está presente en el Universo en varias formas. Todo proceso físico que ocurra
en el Universo involucra energía ytransferencias o transformaciones de energía. Por desgracia, a pesar de su extrema importancia, la energía no es fácil de definir. Las variables
en los capítulos previos fueron relativamente concretas; se tiene experiencia cotidiana con
velocidades y fuerzas, por ejemplo. Aunque se tengan experiencias con la energía, como
163

164

Capítulo 7

Energía de un sistema

cuando se acaba la gasolina o con lapérdida del servicio eléctrico después de una tormenta
violenta, la noción de energía es más abstracta.
El concepto de energía se aplica a sistemas mecánicos sin recurrir a las leyes de Newton.
Además, en capítulos posteriores del libro la aproximación de energía permite comprender fenómenos térmicos y eléctricos, para los que las leyes de Newton no son útiles.
Las técnicas para resolución de problemasque se presentaron en capítulos anteriores
respecto al movimiento de una partícula o un objeto que podría representarse como una partícula. Dichas técnicas aplican el modelo de partícula. El nuevo planteamiento comienza al dirigir la atención sobre un sistema y desarrollar técnicas para aplicar en un modelo de sistema.

7.1
PREVENCIÓN DE RIESGOS
OCULTOS 7.1

Identifique el sistema
La primeraetapa más
importante a considerar en
la solución de un problema
aplicando el planteamiento de
energía es identificar el sistema
de interés adecuado.

Sistemas y entornos

En el modelo de sistema la atención se dirige a una porción pequeña del Universo, el
sistema, y se ignoran detalles del resto del Universo afuera del sistema. Una habilidad vital
para aplicar el modelo de sistema a problemas es laidentificación del sistema. Un sistema
válido
puede ser un objeto simple o partícula
puede ser una colección de objetos o partículas
puede ser una región de espacio (como el interior del cilindro de combustión de
un motor de automóvil)
puede variar en tamaño y forma (como una bola de goma, que se deforma al golpear
una pared)
Identificar la necesidad de un enfoque de sistema para resolver un...