ENERGÍA DE UN SISTEMA

Con mucha frecuencia, un sistema es una sola partícula, un conjunto de partículas o una región del espacio, y puede variar en tamaño y forma. La frontera del sistema separa al sistema del medio ambiente.
El trabajo W invertido en un sistema por un agente que ejerce una fuerza constante F en el sistema es el producto de la magnitud ∆r del desplazamiento del punto de aplicación de la fuerza y la componente F cos ∆ de la fuerza a lo largo de la dirección del desplazamiento ∆rS:
Si una fuerza variable realiza trabajo en una partícula conforme la partícula se traslada a lo largo del eje x desde xi hasta xf, el trabajo consumido por la fuerza en la partícula se proporciona por
1. 1. donde Fx es la componente de fuerza en la dirección x.
El producto escalar (producto punto) de dos vectores A Y B se define mediante la correspondencia
1. 1. donde el resultado es una cantidad escalar y θ es el ángulo entre los dos vectores. El producto escalar obedece a las leyes conmutativa y distributiva.
La energía cinética de una partícula de masa m que se mueve con una rapidez v es
Si una partícula de masa m está a una distancia y sobre la superficie de la Tierra, la energía potencial gravitacional del sistema partícula-Tierra es
1. 1. La energía potencial elástica almacenada en un resorte con constante de fuerza k es
Una fuerza es conservativa si el trabajo que realiza en una partícula que es integrante del sistema, conforme la partícula se mueve entre dos puntos, es independiente de la trayectoria que sigue la partícula entre los dos puntos. Además, una fuerza es conservativa si el trabajo que realiza sobre una partícula es cero cuando la partícula se mueve a través de una trayectoria cerrada arbitraria y regresa a su posición inicial. Una fuerza que no satisface estos criterios se dice que es no conservativa.
La energía mecánica total de un sistema se define como la suma de la energía cinética y la energía potencial:
CONCEPTOS Y PRINCIPIOS
1. El teorema trabajo–energía cinética establece que, si una fuerza externa invierte trabajo en un sistema, y el único cambio en el sistema es en su rapidez,
2. Una función de energía potencial U se asocia sólo con una fuerza conservativa. Si una fuerza conservativa F S actúa entre integrantes de un sistema mientras un integrante se mueve a lo largo del eje x de xi a xf, el cambio en la energía potencial del sistema es igual al negativo del trabajo invertido por dicha fuerza:
3. Los sistemas están en tres clases de configuraciones de equilibrio cuando la fuerza neta en un integrante del sistema es cero. Las configuraciones de equilibrio estable corresponden cuando U(x) es un mínimo. Las configuraciones de equilibrio inestable corresponden cuando U(x) es un máximo. El equilibrio neutro surge cuando U es constante mientras un integrante del sistema se mueve en alguna región.

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