Fuerzas que no realizan trabajo
J. Güémez
- Publicado en el número de julio-septiembre de 2013
- Rev. Esp. Fís. 27(3), 59–61 (2013)
Resumen
Se analiza el choque completamente inelástico de un cubo de material blando contra el suelo. La segunda ley de Newton, en forma de ecuación impulso-variación del momento lineal y de ecuación del centro de masas (o del pseudotrabajo), describe correctamente el movimiento, pero el producto de la fuerza resultante por el desplazamiento del centro de masas no es un trabajo: la fuerza normal que ejerce el suelo no tiene desplazamiento asociado y no realiza trabajo, aunque sí ejerce un impulso. Para explicar los efectos térmicos del choque hay que aplicar el primer principio de la termodinámica, que proporciona el calor cedido al entorno y el aumento de entropía del universo, prueba de que el proceso es irreversible. La segunda ley de Newton y el primer principio de la termodinámica son hipótesis independientes y complementarias, y ambas son necesarias cuando intervienen fuerzas que no realizan trabajo, como el rozamiento en el borde de un disco que gira o la fuerza del suelo sobre una persona que salta.
El artículo no incluye resumen; este se ha redactado para esta web a partir de su texto.
Abstract
The completely inelastic collision of a cube of soft material with the floor is analysed. Newton’s second law, written as the impulse–linear momentum equation and as the centre-of-mass (or pseudo-work) equation, describes the motion correctly, but the product of the resultant force and the displacement of the centre of mass is not a work: the normal force exerted by the floor has no associated displacement and does no work, although it does exert an impulse. To account for the thermal effects of the collision, the first law of thermodynamics must be applied; it gives the heat released to the surroundings and the increase in the entropy of the universe, which proves that the process is irreversible. Newton’s second law and the first law of thermodynamics are independent and complementary hypotheses, and both are needed whenever forces that do no work are involved, such as friction at the rim of a spinning disc or the force of the floor on a person who jumps.
English translation of the summary above.
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Cómo citarlo: J. Güémez, «Fuerzas que no realizan trabajo», Rev. Esp. Fís. 27(3), 59–61 (2013). La versión publicada pertenece a la revista; aquí se muestran su primera página y su resumen, y se ofrece el manuscrito original del autor.
Doctor en Física y Profesor Titular de Termodinámica Grado en Física, en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Cantabria
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DEPARTAMENTO DE FÍSICA APLICADA