7.13: Trabajo realizado por la gravedad

La gravedad es una de las cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza. La fuerza entre los objetos en la Tierra y la Tierra misma se llama gravedad.

Al igual que otras fuerzas, la gravedad realiza un trabajo sobre un objeto si lo desplaza hacia el centro de la Tierra. En este caso, se dice que el trabajo realizado por la gravedad es positivo. Sí una fuerza externa actúa sobre el objeto en contra de la fuerza de gravedad y logra levantarlo lejos del centro de la Tierra, se realiza un trabajo en contra de la gravedad. En este caso, se dice que el trabajo neto realizado es negativo. Si un objeto se mueve a lo largo de la Tierra y no tiene un desplazamiento hacia o lejos del centro de la Tierra, entonces no se realiza ningún trabajo por o en contra de la gravedad.

Por supuesto, ningún objeto en la Tierra es una partícula. El marco de referencia del centro de masa desarrollado en el estudio de objetos compuestos evita este problema. Se puede considerar que una sola partícula de masa igual a la masa total del objeto está presente en el centro de masa del objeto antes de considerar el efecto de fuerzas externas, incluida la gravedad.

Cuando un objeto es lanzado hacia arriba, la fuerza gravitacional actúa contra su desplazamiento.

Por lo tanto, el trabajo realizado por la fuerza gravitacional es el producto escalar de los vectores de fuerza gravitacional y desplazamiento.

Dado que estos vectores apuntan en direcciones opuestas, el trabajo realizado es negativo.

La fuerza gravitacional trabaja sobre el objeto transformando la energía cinética de los objetos en energía potencial.

Después de alcanzar la altura máxima, el objeto cae hacia atrás. La fuerza gravitacional actúa en la dirección del desplazamiento y el trabajo realizado es positivo.

Supongamos que se levanta un objeto, tanto la fuerza aplicada como la fuerza gravitacional trabajan sobre el objeto.

El trabajo neto realizado sobre el objeto viene dado por el teorema de trabajo-energía.

Si el objeto está inmóvil antes y después de un levantamiento, el cambio neto en la energía cinética es cero.

Por lo tanto, el trabajo realizado por la fuerza aplicada es negativo del trabajo realizado por la fuerza gravitatoria.