Carles Castells
Buenas tardes,
Soy un estudiante de segundo de bachillerato y tengo una duda respecto el concepto de trabajo (W). Cuando estamos trabajando con campos conservativos, como el gravitatorio o el magnético, el trabajo exterior puede describirse como el menos incremento de energía potencial. No obstante, hay enunciados que delimitan que el trabajo también es el incremento de energía cinética.
No obstante, no entiendo cuándo el trabajo será el - incremento de energía potencial o el incremento de energía cinética. Adjunto una fotografía de una enunciado de la selectividad que usa el incremento de energía cinética.
Por cierto, cuál es el concepto de un campo conservativo? El campo eléctrico, gravitatório i magnético siempre lo son?
Gracias de antemano!
Vamos con una orientación, observa que no hacemos consideraciones relativistas, y observa que empleamos unidades internacionales.
Antes que todo, vamos con algunas consideraciones:
- el campo gravitatorio es conservativo, tal como tú has consignado, pero:
- el campo magnético no es conservativo, y
- el campo electrostático sí es conservativo.
Luego, observa tu figura, y observa que los iones postivos se desplazan horizontalmente, y si no lo hicieran, observa que el módulo de su desplazamiento dentro del dispositivo es 10 cm = 10-1 m, y como sus masas son muy pequeñas, entonces tienes que la variación de sus energías potenciales gravitatorias son muy pequeñas con respecto a la variación de sus energías cinéticas de traslación.
Luego, planteas la expresión de la variación de energía mecánica de cada partícula (observa que despreciamos su variación de energía potencial gravitatoria frente a su variación de energía cinética de traslación), y queda:
ΔEM = ΔECt = (1/2)*M*(vf2 - vi2) (1).
Luego, planteas la expresión de la fuerza electrostática aplicada sobre cada partícula, y queda:
Fe = e*E,
a continuación aplicas la Segunda Ley de Newton, y la expresión de la aceleración de cada partícula queda:
a = Fe/M = e*E/M (2),
a continuación planteas la expresión del trabajo realizado por la fuerza electrostática (observa que es paralela al desplazamiento de cada partícula, y que tiene su mismo sentido), y queda:
W = Fe*Δs = e*E*Δs (3).
Luego, planteas la ecuación "trabajo-variación de energía mecánica", y queda:
W = ΔEM, sustituyes las expresiones señaladas (3) (1), y queda:
e*E*Δs = (1/2)*M*(vf2 - vi2), y de aquí despejas:
E = (1/2)*M*(vf2 - vi2)/(e*Δs) (4),
a continuación sustituyes esta última expresión señalada (4) en la ecuación señalada (2), simplificas, y queda:
a = (1/2)*(vf2 - vi2)/Δs,
y queda para ti reemplazar datos y hacer el cálculo.
Espero haberte ayudado.
Todo muy claro. Gracias!!