Física 1 (Ing.) Práctica 2.23 - Trabajo y Energía

Una partícula se mueve a lo largo de una línea donde la energía potencial de su sistema depende de su posición r como indica la figura. En el límite, cuando r aumenta indefinidamente, la energía potencial U(r) tiende a: 1 J.

 

 

a.     Identificar cada posición de equilibrio para esta partícula. Indique si cada una es un punto de equilibrio estable, inestable o neutro.

 

Posición de equilibrio à dU / dr = 0 à recta tangente horizontal

Punto A: mínimo àequilibrio estable

 

Punto B: máximo àequilibrio inestable

 

Punto C: mínimo àequilibrio estable

 

Punto D: máximo àequilibrio inestable

 

Punto E < r à energía potencial constante à equilibrio neutro

 

  

b.     ¿La partícula estaría acotada en su movimiento, si la energía total del sistema está en ese intervalo?

 

E = energía total

 

E > UD à movimiento NO acotado

 

E < UD à Movimiento acotado (la partícula no puede seguir al infinito)

 

 

Ahora suponer que el sistema tiene energía de -3 J. Determinar:

 

c.      El intervalo de posiciones donde se puede encontrar la partícula.

 

E = Ec + U

 

Ec = energía cinética

 

Si E = - 3 J y Ec ≥ 0  à  U ≤ - 3 J à línea verde

 

 

  

d.     Su Ec máxima

 

Ec max = E – Umin 

 

Con

Umin ≈  - 6 J

 

Ec max = E – Umin = - 3 J – (- 6 J) ≈ 3 J

 

  

e.      La ubicación donde tiene Ec máxima

 

Punto A: mínimo

 

 

f.      La energía de enlace del sistema, esto es, la energía adicional que tendría que darse a la partícula para moverla a r tendiente a infinito.

 

ΔE = Umax – E

 

Con

Umax ≈ 1,2 J

 

 ΔE ≈ 1,2 J – (- 3 J) = 4,2 J