La paradoja de la energía cinética.
Renato Iraldi
Desde un tren que viaja a 20 m/s respecto de tierra se observa un carro en reposo. Al pasar el tren el carro acelera y al cabo de un tiempo el carro alcanza la velocidad de 40 m/s respecto de tierra.
El observador en el tren hace el siguiente razonamiento: al principio el carro se alejaba hacia atrás a una velocidad de 20 m/s, después se aleja hacia delante a la misma velocidad por lo que no ha cambiado su energía cinética. De este hecho puedo inferir. Que el motor no ha realizado ningún trabajo (trabajo cero) sobre el carro y por lo tanto no ha consumido combustible. El observador en tierra hace el siguiente razonamiento: Al principio el carro tenìa energía cinética cero, al final cuando su velocidad respecto de tierra es de 40 m/s tiene una energía cinética K=½ m v2 que considerando una masa de 800 kg vale: 640000 Kg m2/s2 = 640000 Joules. De este hecho puedo inferir que el carro ha consumido combustible por un valor calórico mayor que 640000 Joules. ( Un carro normalmente gasta un valor calórico triple de lo que usa para el movimiento). Tomando esto en cuenta, el carro debe haber consumido un valor calórico equivalente a 1920000 Joules.
¿Cuál de los dos observadores tiene razón? ¿Porque?
1- ® El sistema del tren no es un buen sistema de referencia; el sistema de referencia inercial es el de Tierra.
2.- ® El trabajo hecho por el motor del carro es diferente para diferentes sistemas de referencia, mientras que la energìa consumida es independiente del sistema de referencia desde el cual se mire.
3.- ® El trabajo hecho por el motor no tiene ninguna relaciòn con la variaciòn de energìa cinètica del carro.
4.- ® No sé. Deseo obtener la respuesta por correo electrònico.
1.- No! Dentro de la aproximaciòn en que se desprecia la fuerza centrìpeta debido a la rotaciòn de la Tierra y se considera la fuerza gravitatoria como un campo de gravitaciòn, los dos sistemas son inerciales. Por lo tanto, para los dos sistemas de referencia, el trabajo hecho por una fuerza, sobre un cuerpo, es igual a su variaciòn de energìa cinètica. (Consideramos que el carro y el tren viajan sobre un terreno plano sin desnivel)
2.- No! El trabajo hecho por el motor del carro es igual en cualquier sistema de referencia, y es parte de la energìa consumida por el motor. El motor consume también energìa que pierde en calor y en roce. Pero ésta tampoco depende del sistema de referencia.