En esta animación se muestra el trabajo utilizado para mover una carga en dos campos de fuerza seleccionables. Al mover la partícula se muestra el vector fuerza y la barra gráfica y la tabla le informan del trabajo total realizado al mover la partícula de un lado a otro (posición en metros y trabajo en julios). Puede inicializar el trabajo a cero pulsando en botón "poner trabajo = 0". Reinicio.
Estudiando el valor (vectorial) de las fuerzas, suponiendo una carga positiva y que ambos campos son electrostáticos, ¿dónde podrían estar colocadas las cargas para producir dichos campos? La fuerza es mayor en las regiones correspondientes a
y = 0 y x correspondientes al lateral derecho, apuntando hacia la izquierda. Manteniendo
y = 0, observe que la fuerza decrece rápidamente a medida que nos alejamos del lado derecho. Moviendo la carga de una lado a otro, observe que la fuerza parece salir radialmente desde un punto situado próximo a
x = 10 m e y = 0 m.
Sin embargo, uno de estos campos no puede ser electrostático puesto que no es conservativo. Es decir, la cantidad de trabajo necesaria para llevar la carga entre dos puntos dados depende de la trayectoria seguida. ¿Qué campo de fuerzas considera que es conservativo y cuál no? Tiene un marcador a su disposición para marcar sendos puntos de salida y llegada y poder así comparar los trabajos desarrollados por diferentes trayectos uniendo los mismos puntos.
Desplace la carga saliendo desde un punto dado y regresando finalmente al mismo punto. Anote los trabajos desarrollados en el campo de fuerzas conservativo y en el no conservativo. ¿Para cuál de dichos campos puede obtener un resultado diferente si utiliza un camino diferente (y, por tanto, en algún caso no nulo)? Esto significa que le cuesta un trabajo dado desplazar la carga regresándola al punto inicial (trayectoria cerrada). ¿Puede usted definir unívocamente, en este caso, la función energía potencial?
No, no se puede. Sólo en campos de fuerza conservativos puede definirse dicha función potencial en forma unívoca. Como el campo electrostático es conservativo podemos asociarle un potencial que es muy útil para resolver diferentes problemas en muchas situaciones.
Ilustración creada por Anne J. Cox.
Script creado por Mario Belloni y Wolfgang Christian y modificado
por Anne J. Cox.
© 2004 Pearson Educación S. A.