Trabajo y leyes de la conservación

Si la dinámica pregunta qué fuerzas actúan, este bloque pregunta qué pasa con la energía y el movimiento cuando esas fuerzas actúan a lo largo de una distancia o durante un choque. Es un tema de cálculos cortos y de razonamiento por conservación: con frecuencia se resuelve más rápido comparando el estado inicial y el final que analizando el movimiento paso a paso.

Qué debes dominar

• Trabajo y potencia: cuánta energía transfiere una fuerza y con qué rapidez lo hace.
• Energía cinética y potencial: las dos formas de energía mecánica y de qué variable depende cada una.
• Conservación de la energía mecánica: cuándo se cumple y cómo usarla para hallar velocidades.
• Conservación del ímpetu y colisiones: el balance de movimiento en retrocesos y choques en una dimensión.
• Procesos disipativos: la fricción como razón de que la energía mecánica «desaparezca» y se convierta en calor.

Las clases se encadenan en este orden: primero se define el trabajo, luego se lo liga con los dos tipos de energía, después se establece la conservación y, al final, se explica qué la rompe.

Cómo practicarlo

Los reactivos cuantitativos piden una sola magnitud: la energía de un objeto que cae, la potencia de un motor, la velocidad después de un choque. Los conceptuales piden decidir qué se conserva en cada situación: en una colisión que deja los cuerpos pegados se conserva el ímpetu pero no la energía cinética, y en una caída libre sin fricción se conserva la energía mecánica. También es frecuente que den una montaña rusa o un péndulo y pregunten en qué punto es máxima la energía cinética.

Errores comunes

• Olvidar el ángulo entre la fuerza y el desplazamiento al calcular el trabajo.
• Pensar que al duplicar la rapidez se duplica la energía cinética; se cuadruplica.
• Aplicar conservación de la energía mecánica en presencia de fricción.
• Tratar el ímpetu como escalar y no darle signo según el sentido.