▷ Fuerzas no conservativas

En este post se explica qué es una fuerza no conservativa en física. Así que encontrarás las características de las fuerzas no conservativas, ejemplos de fuerzas no conservativas y cuál es la diferencia entre una fuerza conservativa y una fuerza no conservativa.

Índice

¿Qué son las fuerzas no conservativas?

En física, las fuerzas no conservativas son aquellas fuerzas cuyo trabajo depende de la trayectoria. Es decir, el trabajo de una fuerza no conservativa no solo depende de la posición inicial y final, sino también del camino. Cuanto mayor sea el recorrido, mayor será el trabajo realizado por la fuerza no conservativa.

Por ejemplo, la fuerza de fricción (o fuerza de rozamiento) es una fuerza no conservativa, pues el valor de su trabajo varia según la trayectoria realizada.

Ten en cuenta que todas las fuerzas no conservativas son fuerzas disipativas, ya que disipan energía. De manera que la energía mecánica de un sistema es menor después de que actúe la fuerza no conservativa. Más abajo entraremos en detalle en este concepto.

Ejemplos de fuerzas no conservativas

Después de ver la definición de una fuerza no conservativa, vamos a ver varios ejemplos de este tipo de fuerzas para asimilar mejor su significado.

Ejemplos de fuerzas no conservativas:

Fuerza de fricción
Fuerza de empuje
Fuerza de amortiguamiento
Fuerza magnética

Trabajo de las fuerzas no conservativas

Cuando actúan fuerzas no conservativas en un sistema, la energía mecánica de dicho sistema no se conserva, sino que se pierde debido al trabajo que hacen las fuerzas no conservativas.

Gracias al principio de conservación de la energía mecánica, sabemos que la cantidad de energía mecánica que se pierde es igual al trabajo realizado por las fuerzas no conservativas. Por lo tanto, para determinar el trabajo realizado por una fuerza no conservativa debemos calcular la variación de la energía mecánica del estado final respecto al estado inicial.

$W_{NC}=\Delta E_m$

Donde:

$W_{NC}$ es el trabajo realizado por todas las fuerzas no conservativas.
$\Delta E_m$ es la variación de la energía mecánica.

Por ejemplo, cuando un futbolista chuta el balón y este va raso por el césped, el balón va avanzando pero va perdiendo velocidad poco a poco hasta que se detiene. Esto es debido al rozamiento entre el balón y el césped, pues la fuerza de rozamiento actúa como una fuerza de sentido contrario y provoca que el balón vaya perdiendo velocidad hasta que es cero.

Dicho con otras palabras, el balón va perdiendo energía cinética, y por tanto energía mecánica, debido a la fuerza de rozamiento que es una fuerza no conservativa. Así pues, el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento es equivalente a la pérdida de energía mecánica del balón.

Características de las fuerzas no conservativas

Las fuerzas no conservativas se caracterizan por poseer las siguientes propiedades:

Por definición, el trabajo de una fuerza no conservativa depende de la trayectoria. Por lo tanto, dos fuerzas no conservativas equivalentes harán un trabajo distinto si el camino tomado es diferente. Cuanto mayor sea el recorrido tomado, mayor será el trabajo realizado.
Como consecuencia de la características anterior, el trabajo de una fuerza no conservativa a lo largo de un camino cerrado no es nulo, sino que siempre es diferente de cero.
El trabajo realizado por las fuerzas no conservativas de un sistema es equivalente a la variación de la energía mecánica del sistema.

$W_{NC}=\Delta E_m$

Una fuerza no conservativa disipa energía. Por lo tanto, cuando intervienen una o más fuerzas no conservativas en un sistema no se conserva la energía.