Fisica General Burbano

ENERGÍAS CINÉTICA Y POTENCIAL GRAVITATORIA 153
las que las leyes de Newton no son aplicables (como son los fenómenos a escala atómica), tanto
ellas como las de la energía o la carga eléctrica se verifican en todas las experiencias realizadas.
Son, según parece, las que gobiernan todos los procesos del Universo, por este motivo se las considera
más básicas que las leyes de Newton.
Hablaremos de SISTEMAS AISLADOS, entendiendo como tales una cantidad de materia definida,
limitada por una superficie real (las paredes de una habitación) o imaginaria (porción de líquido de
un depósito que en Física llamaremos «parcialmente solidificado») y con la condición de que no
esté sometido a fuerzas exteriores ni exista flujo neto de materia o energía a través de la superficie
límite.
Antoine Lavoisier (1743-1794) después de numerosos experimentos realizados con «sistemas
aislados» poniendo gran cuidado de que no existiera intercambios hacia el sistema o desde el sistema
hacia el exterior, y produciendo en el interior de ellos reacciones químicas (transformaciones
de la materia, combustiones, etc.) enunció EL PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA MASA que tiene su
nombre (LEY DE LAVOISIER) y que dice: «En una reacción química cualquiera, la suma total de las
masas de las sustancias que intervienen en ella permanece siempre constante»; enunciado con
otras palabras:
«La masa total de un sistema aislado es constante independientemente del tiempo».
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Tomando como axioma que «El Universo es un sistema aislado», podemos generalizar este
principio diciendo: «la masa total del Universo es constante independientemente del tiempo».
El principio de conservación de la energía se enuncia:
«La energía de un sistema aislado es constante con el tiempo».
Este principio es verificable por la experiencia en infinidad de casos, cualesquiera que sean las
fuerzas que actúen en su interior, y sean o no conservativas, en las transformaciones de energía de
una forma en otra la cantidad total permanece constante. Considerando que el Universo es un sistema
aislado, se puede afirmar que: «La energía total del Universo se mantiene constante».
Einstein, con su ecuación E = mc 2 , redujo los dos principios enunciados a uno sólo, el de «CON-
SERVACIÓN DE LA MASA-ENERGÍA» (capítulo XXVII), que se puede expresar de la forma:
«En un sistema aislado la suma de la masa y la energía permanece constante en el tiempo».
VII – 24. Fuerzas disipativas (no conservativas). Energía no mecánica
Como ya se ha dicho una fuerza es conservativa si:
zF
? dr
= 0
c
En la naturaleza existen fuerzas que no cumplen con esta condición, o lo que es lo mismo, el trabajo
realizado por ellas depende de la trayectoria seguida; a tales fuerzas se les llaman DISIPATIVAS o
no conservativas, para ellas escribiremos:
zF
? dr
≠ 0
c
«Si partimos de un estado inicial y llegamos al mismo estado final, el trabajo de las fuerzas
disipativas que actúan sobre el sistema no es nulo».
Vimos en el párrafo VII-20 que el trabajo total de todo tipo de fuerzas que actúan sobre un sistema
de partículas se emplea en la variación de su energía cinética; entonces clasificábamos las
fuerzas actuantes en conservativas y no conservativas. Llamando W c
y W nc
a los trabajos realizados
por las fuerzas conservativas y no conservativas podemos escribir el teorema de las fuerzas vivas
para la partícula:
Al trabajo de las fuerzas conservativas le podemos asociar la correspondiente energía potencial
mediante la expresión: W c
= – DU
Si llamamos ENERGÍA MECÁNICA TOTAL DE LA PARTÍCULA, E, a la suma de sus energías cinética y
potenciales:
de las ecuaciones anteriores obtenemos:
W = W + W = ∆T
c
nc
E = T + U
W + W = ∆T
W
c
c
nc
=−∆U
− ∆U + W = ∆T ⇒ W = ∆T + ∆U = ∆ ( T + U)
⇒ W = ∆E
nc nc nc