2.2 Fuerzas conservativas y no conservativas

Desde los comienzos de la ciencia se ha buscado lo que se conoce como "móvil perpetuo", una máquina o dispositivo que permanezca indefinidamente en su estado de movimiento sin necesidad de un aporte externo de energía.

Su descubrimiento supondría la esperanza de obtener una fuente inagotable de energía. Desgraciadamente, hoy en día sabemos que la existencia de este tipo de dispositivos es imposible, pues en el mundo real existen fuerzas, denominadas disipativas o no conservativas, cuyo trabajo transforma la energía mecánica en otros tipos de energías más degradadas y por tanto menos útiles, provocando que la energía mecánica del sistema vaya disminuyendo y finalmente se agote.

Puedes observar el efecto de una fuerza disipativa en la oscilación de un muelle:

Fíjate en que mientras las oscilaciones del muelle de la izquierda son constantes, el de la derecha va amortiguándose. El primero corresponde a un movimiento ideal sin rozamiento, en el que se conserva la energía mecánica, mientras que en el caso del segundo actúa una fuerza no conservativa que provoca que su energía mecánica vaya disminuyendo.

Las fuerzas de rozamiento son un ejemplo de fuerzas no conservativas, y son las que provocan que, por ejemplo, la vagoneta desplazándose en la montaña rusa no siga moviéndose indefinidamente y sea necesario el trabajo de un motor para devolverla a su posición inicial. El trabajo realizado por estas fuerzas (negativo siempre por oponerse éstas al movimiento) hace disminuir la energía mecánica, que se transforma en energía térmica, pero conservándose la cantidad total de energía.

 

Energía potencial y fuerzas conservativas

Se dice que una fuerza es conservativa cuando es nulo el trabajo que realiza sobre un cuerpo que describe una trayectoria cerrada. Equivale a decir que el trabajo realizado por la fuerza entre dos puntos cualesquiera es independiente de la trayectoria, y solamente depende de cuáles son esos puntos, de la posición inicial y final.


También se dice que una fuerza es conservativa cuando su trabajo se puede evaluar como la diferencia entre los valores que adopta una cierta función, llamada energía potencial, calculada en los puntos inicial y final.