Contenidos de aprendizaje
Funciones
Descubra
Imagina a un paracaidista cayendo hacia la Tierra. Sin el paracaídas abierto, el paracaidista cae rápidamente porque su cuerpo empuja el aire que le rodea. Al soltar el paracaídas, la superficie que empuja el aire circundante es mucho mayor, lo que hace que disminuya la velocidad y aumenta ligeramente la temperatura del aire circundante. El paracaidista llega sano y salvo al suelo, ¡agradecido por la resistencia del aire! La resistencia del aire es un ejemplo de fuerza disipadora, ¡que en este caso es extremadamente útil! En este artículo hablaremos de lo que es una fuerza disipadora y veremos un ejemplo.
Millones de tarjetas didácticas para ayudarte a sobresalir en tus estudios.
Regístrate gratisLas fuerzas disipativas son un tipo de fuerza conservativa.
Rellena el espacio en blanco: Una fuerza disipadora es una fuerza que ___ la energía mecánica de un sistema.
Si sobre un objeto actúa una fuerza disipadora, ¿qué podemos decir del trabajo realizado por la fuerza disipadora?
Selecciona todos los siguientes que sean ejemplos de fuerzas disipativas.
Rellena el espacio en blanco: Las fuerzas disipativas son un tipo de fuerza ____.
Rellena el espacio en blanco: El trabajo realizado por una fuerza disipadora es ____.
El trabajo realizado por las fuerzas disipativas contribuye a la energía potencial del sistema.
¿En qué dirección apunta la fuerza de arrastre debida a la resistencia del aire para una pelota que se lanza directamente hacia arriba en el aire?
¿En qué dirección apunta la fuerza de arrastre de la resistencia del fluido para una bola que se mueve a través de un fluido?
¿Cuál es la fuerza disipadora que frena la caída de un paracaidista?
Considera un trineo arrastrado horizontalmente por hielo sin fricción. Identifica, si las hay, las fuerzas disipadoras que actúan sobre el trineo.
Las fuerzas disipativas son un tipo de fuerza conservativa.
Rellena el espacio en blanco: Una fuerza disipadora es una fuerza que ___ la energía mecánica de un sistema.
Si sobre un objeto actúa una fuerza disipadora, ¿qué podemos decir del trabajo realizado por la fuerza disipadora?
Selecciona todos los siguientes que sean ejemplos de fuerzas disipativas.
Rellena el espacio en blanco: Las fuerzas disipativas son un tipo de fuerza ____.
Rellena el espacio en blanco: El trabajo realizado por una fuerza disipadora es ____.
El trabajo realizado por las fuerzas disipativas contribuye a la energía potencial del sistema.
¿En qué dirección apunta la fuerza de arrastre debida a la resistencia del aire para una pelota que se lanza directamente hacia arriba en el aire?
¿En qué dirección apunta la fuerza de arrastre de la resistencia del fluido para una bola que se mueve a través de un fluido?
¿Cuál es la fuerza disipadora que frena la caída de un paracaidista?
Considera un trineo arrastrado horizontalmente por hielo sin fricción. Identifica, si las hay, las fuerzas disipadoras que actúan sobre el trineo.
Achieve better grades quicker with Premium
Geld-zurück-Garantie, wenn du durch die Prüfung fällst
Did you know that StudySmarter supports you beyond learning?
Review generated flashcards
Comienza a aprender o crea tus propias tarjetas de aprendizaje con IA
Equipo de profesores de Fuerza Disipativa
¡Gracias por tu interés en el aprendizaje por audio!
Esta función aún no está lista, pero nos encantaría saber por qué prefieres el aprendizaje por audio.
¿Por qué prefieres el aprendizaje por audio? (opcional)
Enviar comentariosEn el artículo "Fuerzasconservativas" hablamos de la diferencia entre fuerzas conservativas y no conservativas, y mencionamos un tipo de fuerza no conservativa: la fuerza disipativa. Una fuerza disipativa es una fuerza que disminuye la energía mecánica de un sistema. Las fuerzas disipativas que actúan sobre un objeto siempre se oponen al movimiento del objeto, lo que significa que siempre realizan un trabajo negativo. Algunos ejemplos de esta fuerza son la fuerza de rozamiento, la resistencia del aire y la resistencia de los fluidos.
Fuerza disipativa: fuerza que disminuye la energía mecánica de un sistema.
Pensemos en qué hace que el rozamiento sea una fuerza disipativa. Considera una caja a la que se le da un empujón inicial y se le permite moverse a través de una superficie rugosa, como se muestra en la imagen siguiente. La caja tiene energía cinética debido a su movimiento por la fuerza de empuje inicial. La fuerza de rozamiento actúa negativamente sobre la caja, haciendo que disminuya su velocidad y finalmente se detenga. Si la superficie no tuviera rozamiento, la energía cinética seguiría siendo la misma, pero el trabajo negativo realizado por la fuerza de rozamiento provoca una disminución de la energía cinética. La energía cinética se disipa en forma de energía calorífica a medida que la caja se ralentiza. La energía térmica no puede transformarse de nuevo en energía cinética, por lo que se produce una disminución de la energía mecánica del sistema.
Fig. 1 - La fuerza disipadora del rozamiento frena una caja en movimiento.
Las fuerzas conservativas que actúan sobre los objetos de un sistema dan al sistema energía potencial. Como las fuerzas disipativas son todas fuerzas no conservativas, el trabajo realizado por las fuerzas disipativas no contribuye a la energía potencial. La energía mecánica de un sistema disminuye cuando las fuerzas disipativas actúan sobre los objetos del sistema.
Existen algunas diferencias clave entre lo que ocurre cuando una fuerza conservativa actúa sobre los objetos de un sistema y cuando una fuerza disipativa actúa sobre los objetos de un sistema. La tabla siguiente resume estas diferencias.
| Fuerzas conservadoras | Fuerzas disipativas |
| Contribuyen a la energía mecánica de un sistema dándole energía potencial. | Disminuyen la energía mecánica de un sistema. |
| Independiente de la trayectoria - la energía potencial sólo depende de la posición final e inicial del objeto. | Dependiente de la trayectoria - la cantidad de energía mecánica perdida depende de la trayectoria seguida por el objeto. |
| Reversible - la energía potencial almacenada en el sistema puede convertirse posteriormente en energía cinética. | Irreversible - parte de la energía mecánica se pierde en otras formas de energía disipada, como la energía térmica y acústica. |
| Algunos ejemplos son la gravedad, la fuerza del muelle y la fuerza eléctrica. | Ejemplos: la fricción, la resistencia del aire y la resistencia de los fluidos. |
Las fuerzas disipativas más habituales en los problemas de física son el rozamiento y la resistencia del aire. La magnitud de la fuerza de rozamiento, \(F_f,\) se halla multiplicando el coeficiente de rozamiento, \(\mu,\) por la fuerza normal \(F_n\):
\[F_f=\mu F_n.\]
La magnitud de la fuerza de resistencia del aire, \(F_\mathrm{air},\) que también puede denominarse fuerza de arrastre, es proporcional a la velocidad, \(v,\) al cuadrado del objeto según la ecuación
\[F_\mathrm{air}=\frac{1}{2} \rho v^2 C_D A,\\]
donde \(\rho\) es la densidad del fluido, \(C_D\) es el coeficiente de resistencia y \(A\) es el área de la sección transversal.
Es importante recordar las direcciones de los vectores de fuerza. Al hallar la fuerza neta de una bola que cae hacia abajo, la fuerza de la gravedad y la resistencia del aire apuntan en direcciones opuestas, por lo que sería necesario poner un signo negativo delante de la fuerza de resistencia del aire. ¡Siempre es útil dibujar un diagrama de cuerpo libre!
Fig. 2 - La resistencia del aire frena la caída a tierra de un paracaidista.
Como ya se ha dicho, el trabajo realizado por las fuerzas disipativas es siempre negativo, ya que las fuerzas apuntan en dirección opuesta a la del movimiento del objeto. Si se incluye el trabajo realizado por estas fuerzas en el trabajo neto realizado sobre el sistema, disminuirá la energía cinética y, por tanto, la energía mecánica del sistema.
La ecuación anterior para la resistencia del aire es una aproximación para objetos macroscópicos. Para los objetos microscópicos, la fuerza de resistencia del aire es aproximadamente proporcional a la velocidad en lugar de a la velocidad al cuadrado.
Es importante saber identificar qué fuerzas son disipativas en un sistema y calcular el trabajo realizado por ellas. Veamos un ejemplo para practicar un poco.
Empujas una silla \(3\,\mathrm{m}) horizontalmente por una superficie rugosa con una fuerza de empuje de magnitud \(F_p=100\,\mathrm{N}.\} La fuerza de rozamiento es \(F_f=50\,\mathrm{N}.\} ¿Cuál es el trabajo total realizado por las fuerzas no conservativas que actúan sobre la silla? Determina cuáles de las fuerzas no conservativas son fuerzas disipativas y, a continuación, halla el trabajo total realizado por ellas.
Las fuerzas no conservativas que actúan sobre la silla son la fuerza de rozamiento y la fuerza de empuje. Para hallar el trabajo realizado por cada fuerza no conservativa, debemos multiplicarlas por la distancia recorrida y determinar si la fuerza realiza un trabajo positivo o negativo sobre la silla. El trabajo realizado por la fuerza de empuje es positivo porque el vector de fuerza apunta en la misma dirección que el movimiento de la silla. Por tanto, el trabajo realizado por la fuerza de empuje es:
\[\begin{align*}W_p&=F_p d\\[8pt]&=(100\,\mathrm{N})(3\,\mathrm{m})\\[8pt]&=300\,\mathrm{J}.\end{align*}\]
El vector fuerza de rozamiento apunta en sentido contrario al movimiento de la silla, por lo que realiza un trabajo negativo sobre ella:
\[\begin{align*}W_f&=-F_f d\\[8pt]&=-(50\,\mathrm{N})(3\,\mathrm{m})\\[8pt]&=-150\,\mathrm{J}.\end{align*}\]
Tomando la suma de éstos, obtenemos el trabajo total realizado por las fuerzas no conservativas sobre la silla:
\[\begin{align*}W_nc&=W_p+W_f\\[8pt]&=300\,\mathrm{J}-150\,\mathrm{J}\\[8pt]&=150\,\mathrm{J}.\end{align*}\]
La fuerza disipativa que actúa sobre la silla es la fuerza de rozamiento. Encontramos que el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento es \(W=-150,\mathrm{J}.\})
Regístrate gratis para acceder a todas nuestras tarjetas.
At StudySmarter, we have created a learning platform that serves millions of students. Meet the people who work hard to deliver fact based content as well as making sure it is verified.
Lily Hulatt is a Digital Content Specialist with over three years of experience in content strategy and curriculum design. She gained her PhD in English Literature from Durham University in 2022, taught in Durham University’s English Studies Department, and has contributed to a number of publications. Lily specialises in English Literature, English Language, History, and Philosophy.
Get to know Lily
Gabriel Freitas is an AI Engineer with a solid experience in software development, machine learning algorithms, and generative AI, including large language models’ (LLMs) applications. Graduated in Electrical Engineering at the University of São Paulo, he is currently pursuing an MSc in Computer Engineering at the University of Campinas, specializing in machine learning topics. Gabriel has a strong background in software engineering and has worked on projects involving computer vision, embedded AI, and LLM applications.
Get to know Gabriel
StudySmarter es una compañía de tecnología educativa reconocida a nivel mundial, que ofrece una plataforma de aprendizaje integral diseñada para estudiantes de todas las edades y niveles educativos. Nuestra plataforma proporciona apoyo en el aprendizaje para una amplia gama de asignaturas, incluidas las STEM, Ciencias Sociales e Idiomas, y también ayuda a los estudiantes a dominar con éxito diversos exámenes y pruebas en todo el mundo, como GCSE, A Level, SAT, ACT, Abitur y más. Ofrecemos una extensa biblioteca de materiales de aprendizaje, incluidas tarjetas didácticas interactivas, soluciones completas de libros de texto y explicaciones detalladas. La tecnología avanzada y las herramientas que proporcionamos ayudan a los estudiantes a crear sus propios materiales de aprendizaje. El contenido de StudySmarter no solo es verificado por expertos, sino que también se actualiza regularmente para garantizar su precisión y relevancia.
Aprende másGuarda las explicaciones en tu espacio personalizado y accede a ellas en cualquier momento y lugar.
Regístrate con email Regístrate con AppleAl registrarte aceptas los Términos y condiciones y la Política de privacidad de StudySmarter.
¿Ya tienes una cuenta? Iniciar sesión
Regístrate para poder subrayar y tomar apuntes. Es 100% gratis.
La primera app de aprendizaje que realmente tiene todo lo que necesitas para superar tus exámenes en un solo lugar.
¿Ya tienes una cuenta? Iniciar sesión
La primera plataforma de aprendizaje con todas las herramientas y materiales de estudio que necesitas.
Resumenes 
Flashcards 
StudySmarter AI 
Apuntes 
Plan de estudios 
Sets de estudio 
Repeticion espaciada 
Exámenes 
Magazine 
Hacer carrera 
Formacion Profesional 
Mobile App 
