Las fuerzas que actúan sobre la barra son: su peso (integrada por los pesos de las dos bolas más el de la barra propiamente dicho, pero que muy bien puede considerarse como un único cuerpo rígido cuyo peso actúa sobre el centro de la barra); y la fuerza que hace el hombre para levantarla. Las dos fuerzas realizan trabajo... la diferencia es que la fuerza que hace el hombre es la única de las dos que le agrega energía mecánica a la barra; se trata de una fuerza no-conservativa.

b) ¿Cuánta energía ganó la barra?, ¿cuánto trabajo le entregó el hombre?

Para responder esta pregunta podemos comparar energéticamente esas dos situaciones que te dibujé en el esquema, A y B, antes y después de que el hombre haga su trabajo.

Como discutimos en a) la única fuerza no-conservativa es la que realiza el levantador de pesas... acá llamado hombre (H):

W_HAB = E_MB — E_MA

W_HAB = E_CB + E_PB — E_CA — E_PA

Las energías cinéticas son nulas, porque tanto en el piso como a los 2 metros la pesa está quieta. Y la energía potencial en A también (si ponemos el cero de las alturas en el piso, que es lo más lógico y natural).

W_HAB = m g h_B

W_HAB = 150 kg . 10 m/s² . 2 m

c) ¿Cuál es la potencia media transferida por el hombre a la barra?

La potencia es algo así como la velocidad a la que se intercambia la energía. Y en este caso le decimos media porque no sabemos si durante el intervalo fue constante (seguro que no lo fue):

Pot = ΔE / Δt

Pot = 3.000 J / 10 s

d) Calcule la energía que pierde el hombre sabiendo que para un proceso de esta naturaleza sólo el 12% de esta energía se aprovecha en realizar trabajo sobre la barra. ¿A qué velocidad la pierde?

Regla de 3 simple (mi verdulero de la esquina lo haría mentalmente).

12% ________________ 3.000 J

100% _______________ X

Luego:

X = 3.000 J . 100% / 12%

e) Si la energía se conserva, ¿dónde está la energía que el hombre perdió y la barra no ganó?

Fundamentalmente se pierde como calor y como disminución de la energía interna. Para realizar este trabajo los músculos del hombre hidroliza ATP convirtiéndolo en una molécula menos rica energéticamente. Su energía química interna disminuye, y esa misma tarde va a necesitar reponerla ingiriendo unas ricas tortafritas. La hidrólisis del ATP además de generar energía mecánica, genera calor que tarde o temprano sale del cuerpo del hombre y es otra pérdida de energía. Hay otras pequeñas pérdidas pero podemos dejarlas para más adelante.

f) ¿Cuáles de las respuestas anteriores cambian si el hombre demora 20 segundos en levantar las pesas? Te lo dejo a vos, como DESAFIO.