¿La gravedad realiza trabajo (física) en un objeto?

Answer 1

A2A. Supongo que el contexto de la pregunta es el cuadro newtoniano donde la gravedad es una fuerza entre masas, en lugar del cuadro relativista general donde la gravedad es una distorsión del espacio-tiempo.

En ese caso, duh, sí. Para ponerlo en detalle microscópico: el trabajo es el producto vectorial de la fuerza por el desplazamiento. Claramente, hay una fuerza en el objeto que cae porque tiende a acelerar en relación con un marco de referencia inercial (o llega a forzar el equilibrio con la fricción del aire). Es claramente una fuerza gravitacional porque depende de la presencia de la tierra como una gran masa. Claramente hay un desplazamiento. Un desplazamiento que se puede describir razonablemente como “caída” es en la dirección general de la fuerza gravitacional. Por lo tanto habrá un producto vectorial positivo. Es decir, se hará trabajo.

La única oportunidad para la letra pequeña de una ardilla que puedo ver es que a menudo pensamos que la gravedad es una fuerza unilateral que actúa solo sobre el objeto que cae, mientras que en realidad es bilateral y actúa tanto sobre el objeto que cae como sobre la tierra. Entonces, en realidad no es el caso que el cambio en el potencial gravitatorio sea igual al trabajo realizado en el objeto que cae. Más bien, es igual al trabajo realizado en el objeto que cae más el trabajo realizado en la tierra. Por supuesto, la tierra es extremadamente pesada y apenas se mueve, por lo que el modelo de un solo lado es una muy buena aproximación, pero para los objetos de masas similares tendrá la mitad del trabajo realizado en cada objeto.

Answer 2

Levantar la masa requiere energía. Cuanto más alto se levanta, o una masa mayor, o ambas, más energía toma. Esto se conoce como la energía mecánica. A menudo se llama energía potencial. Pero la energía mecánica = potencial + cinética. Entonces, si la masa está en reposo, la cinética es cero. Ergo, lo mecánico = potencial. Al ser liberado, acelera a 9.8m / s ^ 2. (En vacío) Mientras está en caída libre, toda la energía potencial se convierte en energía cinética, y nada más. Durante esa fase, no está haciendo ningún trabajo. Pero digamos que se deja caer un peso sobre una mesa de cristal (o cualquier otra cosa). Si hizo un seguimiento de la tasa de caída y cayó de 9.8 m / s ^ 2 a 4.9, entonces sabemos que la resistencia proporcionada fue la mitad de la masa de la masa que cae. Si la tasa descendente es 1 / 3g, la F descendente, el peso aparente, es 2/3 del peso estático. Si la masa en realidad se desacelera, entonces la Fuerza es mayor que 1 g. Cuanto más dramática es la sacudida, más fuerza hacia abajo. La Fuerza total cuando todo está dicho y hecho es igual a la energía potencial original, de acuerdo con los contras. de energía (ni creada ni destruida). Pero el trabajo realizado se habrá transformado de energía mecánica a energía térmica causada por la fricción más la deformación de los obstáculos de resistencia en su camino, el sonido de la colisión, etc. Pero para responder a su pregunta, NO. Una masa en caída libre no puede hacer ningún trabajo.

Answer 3

Sí. El trabajo [math] W [/ math] realizado en un objeto por una fuerza constante [math] F [/ math] sobre un desplazamiento [math] s [/ math] está dado por [math] W = Fs [/ math] . Así, por ejemplo, el trabajo realizado en un objeto de masa [math] m [/ math] por la gravedad de la tierra a medida que cae un objeto [math] s [/ math] metros es aproximadamente [math] 9.8 ms [/ math] joules .

Answer 4

Estoy un poco nervioso por mi respuesta, ya que parece que no estoy de acuerdo con un físico sobre física. Sin embargo, creo que la respuesta es no.

Gracias, por cierto, por una pregunta muy interesante.

Dado que se necesita fuerza para mover el objeto a través de una distancia hacia arriba, se podría pensar que soltarlo y dejarlo caer produciría trabajo “no trabajo” o trabajo negativo, ¿no es así? Sin embargo, al caer, el cuerpo está en caída libre. Si caía dentro de una “caja de pensamiento” de Einstein, se podía engañar y pensar que la gravedad se había desactivado (durante la caída) y que no había fuerzas que actuaran sobre ella y que no tenía peso. Esto sugiere que no se ha realizado ningún trabajo durante el otoño.

¿Cómo es esto posible? ¿No debería la caída revertir el trabajo de levantar el objeto?

Creo que la respuesta a esto radica en el hecho de que la energía se conserva. El trabajo no es. Cuando el objeto cae al suelo, renuncia a su energía en forma (en gran parte) de calor. La energía liberada cuando toca el suelo debe equilibrar bien la energía obtenida durante el viaje hacia arriba.

Como la fuerza está ausente durante la caída, no hay trabajo ni violación de ningún director en física.

Ahora colgaré y escucharé en el aire mientras un físico real me dice lo tonta que soy.

Answer 5

La mejor respuesta que puedo dar es el primer párrafo del artículo de wikipedia Trabajo (física):

En física, se dice que una fuerza funciona si, al actuar sobre un cuerpo, hay un desplazamiento del punto de aplicación en la dirección de la fuerza. Por ejemplo, cuando una pelota se sostiene sobre el suelo y luego se deja caer, el trabajo realizado sobre la pelota al caer es igual al peso de la pelota (una fuerza) multiplicada por la distancia al suelo (un desplazamiento).

Answer 6

El trabajo realizado en un objeto no es más que la fuerza aplicada por algo en la dirección del movimiento del objeto.

Si el objeto está cayendo en un campo gravitatorio, entonces sí, el campo gravitatorio está trabajando en el objeto que cae.

Answer 7

Si tomo una roca y la arrojo sobre una araña, un filósofo diría que la araña es asesinada por la energía gravitacional. No tengo dudas de que la física descartaría que la Energía de Activación se origine en mi cuerpo y que la gravedad no tenga nada que ver con la desaparición de la araña.