Enseñanza

 

La fuerza normal: ¿una fuerza conservativa?

 

S. Díaz–Solórzano and L. González–Díaz

 

Centro de Investigaciones de Matemática y Física, Departamento de Matemáticas y Física, Instituto Pedagógico de Caracas, UPEL, Av. Páez, Caracas 1021, Venezuela, e–mail: srafael@ipc.upel.edu.ve; lagdelul@gmail.com

 

Recibido el 25 de octubre de 2010
Aceptado el 29 de marzo de 2011

 

Resumen

La fuerza normal es una fuerza de ligadura que surge del contacto entre un objeto y una superficie. Esta fuerza puede conservar la energía mecánica de un sistema o no. Se muestra que dicha fuerza es conservativa cuando la superficie no evoluciona en el tiempo, así como la tasa a la cual varía la energía mecánica cuando la fuerza normal es no conservativa. Para esta última situación, se propone la función energía pseudo–potencial asociada a la fuerza normal con la finalidad de obtener la ecuacion de movimiento del objeto sometido a dicha fuerza a partir de consideraciones energéticas.

Descriptores: Fuerza normal; energía mecánica y trabajo; energía pseudo–potencial.

 

Abstract

The normal force is a constraint force that arises from the contact between an object and a surface. This force can preserve the mechanical energy of a system or not. It is shown that normal force is conservative when the surface does not evolve over time, as well as the rate to which the mechanical energy changes when the normal force is not conservative. For the latter situation, it is proposed the pseudo–potential energy function associated to normal force in order to obtain from energetic considerations the equation of movement of the object under the above mentioned force.

Keywords: Normal force; mechanical energy and word; pseudo–potential energy.

 

PACS: 01.55+b; 45.20.D–; 45.20dg; 45.20dh

 

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

 

Referencias

1. A. French, Mecánica Newtoniana Ed. 1ra Tomo 1 (Editorial Reverte, España, 1974).         [ Links ]

2. Un vínculo holónomo es un vínculo geométrico que no depende de las velocidades. Se escribe como , donde las N variables corresponden a los vectores posición de cada una de las partículas que conforman el sistema físico en consideración y la variable t representa el tiempo [15].

3. L.A. Pars, A treatise on analytical dynamics Ed. 1ra, (Heinemann, London, 1965);         [ Links ] L. Meirovitch, Methods of analytical dynamics (McGraw–Hill, New York, 1970).         [ Links ]

4. R. Serway y J. Jewett, Física para ciencias e ingeniería Vol. 1 (International Thomson, México, 2005);         [ Links ] M. Alonso y E. Finn, Física: Mecánica Vol 1. (Fondo Educativo Interamericano, 1976).         [ Links ]

5. D. Keeports, Phys. Educ. 41 (2006) 219.         [ Links ]

6. T. Chow, Classical mechanincs (John Wiley & Sons, New York, 1995);         [ Links ] H. Goldstein, Classical Mechanincs Ed. 2da, (Addison–Wesley Publishing Company, Philippines, 1980);         [ Links ] J. Jr. Norwood, Mecanica Clasica a nivel intermedio, (Editorial Dossat, España, 1981);         [ Links ] H.J.W. Müller–Kirsten, Classical Mechanics and Relativity, (World Scientific, Singapur, 2008).         [ Links ]

7. J.R. Gaskill and M. Arenstein, Amer. Jour. Phys 37 (1969) 93.         [ Links ]

8. J. José y E. Saletan, Classical Dynamics: A contemporary approach (Cambridge University Press, New York, 1998).         [ Links ]

9. I.V. Savéliev, Curso de física general: Mecánica y Física Molecular Tomo 1 (Mir, Moscú, 1984).         [ Links ]

10. Un vínculo rehónomo es un vínculo que depende explícitamente del tiempo [16].

11 . L.A. Santaló, Vectores y tensores con sus aplicaciones Ed. 10ma, (Editorial Universitaria de Buenos Aires, Argentina, 1976).         [ Links ]

12. Una situación física en la cual el multiplicador depende del tiempo y el vínculo no, surge al considerar fuerzas externas dependientes del tiempo.

13. Un vínculo esclerónomo o estacionario es un vínculo que no depende explícitamente del tiempo [15].

14. S. Díaz–Solorzano y L. González–Díaz, en preparación.