Ejercicios: Fuerzas conservativas y no conservativas

Explicá con tus palabras qué significa que una fuerza sea conservativa. Después nombrá dos fuerzas que conozcas que sean conservativas.

Clasificá cada una de las siguientes fuerzas como conservativas o no conservativas: el peso, el rozamiento de un trineo con el pasto, la fuerza elástica de un resorte y la resistencia del aire sobre un paracaídas.

Valentina dice que, si solo actúan fuerzas conservativas sobre un cuerpo, su energía mecánica permanece constante. ¿Es correcta su afirmación? Respondé y escribí con qué magnitudes se calcula la energía mecánica.

Mateo sube una caja de $10\,\text{kg}$ hasta una altura de $2\,\text{m}$. Primero la levanta en forma vertical y luego, en otra prueba, la sube por una rampa larga hasta la misma altura, sin rozamiento. Compará el trabajo realizado por el peso en ambos casos y explicá qué indica esto sobre el carácter de esa fuerza. Tomá $g = 10\,\text{m/s}^2$.

Sofía arrastra un mueble de un extremo al otro de una habitación, primero en línea recta y después dando un rodeo. En ambos casos parte y llega al mismo punto. Explicá si el trabajo del rozamiento es igual o distinto en los dos recorridos y qué conclusión sacás sobre si el rozamiento es una fuerza conservativa.

Una pelota de $0{,}5\,\text{kg}$ cae libremente, sin considerar la resistencia del aire, desde una altura de $20\,\text{m}$. Usando la conservación de la energía mecánica, calculá su rapidez al llegar al piso. Tomá $g = 10\,\text{m/s}^2$ y justificá por qué podés aplicar esa conservación.

Un carrito de una montaña rusa de un parque parte del reposo desde lo más alto de la primera subida, a $40\,\text{m}$ de altura respecto del suelo. Si se desprecian todos los rozamientos, un compañero afirma que podrá superar sin problema una segunda loma de $45\,\text{m}$. Argumentá si tiene razón usando la energía mecánica y calculá la rapidez del carrito en un punto a $10\,\text{m}$ de altura. Tomá $g = 10\,\text{m/s}^2$.

Una montaña rusa real nunca puede considerarse un sistema perfectamente conservativo. Argumentá por qué, mencioná al menos dos fuerzas no conservativas que intervienen y explicá en qué situaciones sería razonable, aun así, usar el modelo conservativo para hacer estimaciones. Indicá además qué elemento del sistema aporta energía para volver a subir el carrito al comienzo del recorrido.