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Nivel
Secundaria
Dificultad
4
 
Categoría
Energía mecánica

Se lanza un bloque hacia arriba por un plano inclinado y, después de recorrer cierta distancia, se detiene y se desliza hace abajo la misma distancia. ¿Qué relación existe entre los trabajos realizados por la gravedad al ascender y descender el bloque?

Solución disponible
arivasm
 

Nota preliminar: aunque es común referirse a "trabajo realizado por la gravedad" en rigor el concepto de trabajo se refiere a fuerzas, por lo que debe entenderse como "trabajo realizado por el peso"

Son opuestos:

Un modo inmediato de demostrarlo parte del hecho de que el peso es una fuerza conservativa, por lo que el trabajo que realiza al trasladar una partícula desde un punto A hasta otro B es igual al opuesto de la variación de la energía potencial gravitatoria, . Si se realiza un desplazamiento opuesto, que nos lleve desde B hasta A, el nuevo trabajo realizado por el peso será, análogamente, .

Es interesante destacar que este resultado es absolutamente general, aunque la gravedad en los puntos A y B sea notoriamente diferente, e independiente de cómo se realice el desplazamiento entre ambos.

Por otra parte, en el caso particular del enunciado podemos hacer uso de un segundo enfoque, aprovechando el hecho de que, al ser uniforme la gravedad, el peso del cuerpo será una fuerza constante, con lo que el trabajo que realiza se puede calcular con el producto escalar entre la fuerza y el desplazamiento, . Como en el retorno se cumple que resulta inmediato que .

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