3. El trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a
la energía necesaria para desplazar este cuerpo. El trabajo es
una magnitud física escalar que se representa con la
letra (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía,
esto es en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de
Unidades.
4. Ya que por definición el trabajo es un tránsito de
energía, nunca se refiere a él como incremento de trabajo, ni
se simboliza como ΔW.
Matemáticamente se expresa como:
Donde es el módulo de la fuerza, es el desplazamiento y es
el ángulo que forman entre sí el vector fuerza y el vector
desplazamiento (véase dibujo).
5. Consideremos una partícula sobre la que actúa una fuerza ,
función de la posición de la partícula en el espacio, esto es y
sea un desplazamiento elemental (infinitesimal)
experimentado por la partícula durante un intervalo de
tiempo . Llamamos trabajo elemental, , de la fuerza durante
el desplazamiento elemental al producto escalar ; esto es:
Si representamos por la longitud de arco (medido sobre la
trayectoria de la partícula) en el desplazamiento elemental,
esto es , entonces el vector tangente a la trayectoria viene
dado por y podemos escribir la expresión anterior
en la forma
6. Trabajo Es cuando al aplicar una fuerza a un objeto este se
mueve. El trabajo se puede definir de manera explicita y
cuantitativa cuando:1.- exista una fuerza aplicada
2.- dicha fuerza debe actuar a través de cierta distancia
llamada desplazamiento
3.- la fuerza debe actuar a través de cierta distancia llamada
desplazamiento.
4.- la fuerza debe tener una componente a lo largo del
desplazamiento y por lo tanto se puede expresar de la
siguiente manera: “el trabajo es una cantidad escalar igual al
producto de las magnitudes del desplazamiento y de la
componente de la fuerza en la dirección del desplazamiento,
por lo que la expresión matemática del trabajo queda
expresada:
Trabajo= componente de fuerza * desplazamiento
7. Máquina de vapor
El agua se calienta en una caldera, y el vapor asciende por
unos tubos y llega a un pistón, obteniéndose energía cinética.
Esta energía sale del pistón y llega al condensador en forma
de energía o trabajo
8. La energía es algo que se puede convertir en trabajo. En
mecánica existen 2 tipos: energía cinética (Ek o Ec) y energía
potencial (EP).
La energía cinética se puede definir a groso modo como la
cantidad de energía que adquiere un cuerpo en virtud de su
movimiento. Algunos ejemplos pueden ser: un automóvil en
marcha, una bala en movimiento, un volante que gira, etc.
La energía potencial es la que tiene un sistema en virtud de
su posición o condición. Algunos ejemplos son: un objeto
que ha sido levantado, un resorte comprimido, una liga
estirada, etc.
9. Es la capacidad de realizar y obtener un trabajo como
resultado del movimiento de un cuerpo. Considérese un
bloque con una velocidad inicial Vi y que la fuerza f actúa a
través de la distancias d, haciendo que la velocidad aumente
hasta un valor Vf. Si el cuerpo tiene una masa m, la segunda
ley de Newton nos dice que ganará velocidad o aceleración en
una propiedad dada por:
Aceleración= fuerza/masa
Hasta que alcance la velocidad final:
2ad= Vf2-Vi2 (doble producto de la aceleración por la
distancia = velocidad final al cuadrado menos la velocidad
inicial al cuadrado)
10. Esta ecuación tiene 2 términos, el del lado izquierdo
representa el trabajo realizado sobre la masa y el lado
derecho es el cambio registrado en la energía cinética como
resultado de este trabajo. Por lo tanto, se puede definir a la
energía cinética como:
Ek= 1/2mV2 (energía cinética= ½ de la velocidad al cuadrado.
11. La energía potencial es la energía que posee un sistema en
virtud de su posición o condiciones, para que exista energía
potencial es necesario que el cuerpo se eleve con una
determinada altura, entonces, el trabajo realizado por el
sistema es igual a:
T=wh (trabajo es igual a peso *altura)
T= mgh (trabajo es igual a masa*gravedad*altura)
Esta cantidad de trabajo también será realizada por el cuerpo
después que a caído una distancia h, por lo que tiene una
energía potencial igual en magnitud al trabajo externo
realizado para levantarlo; por lo tanto, la energía potencial
queda expresada de la siguiente manera:
12. EP= wh= mgh
Donde w y m son el peso y la masa de un objeto situado a
una distancia h sobre un punto de referencia. Debido a
esto, es de suma importancia notar que la capacidad para
realizar un trabajo (EP) depende de la altura en base a los
puntos de referencia que se determinen.
13. ¿EN QUÉ SE MIDE EL TRABAJO DE UNA FUERZA ?
El trabajo es F por d, de manera que L se medirá en unidades
de Fuerza por
unidades de distancia.
La fuerza la pongo siempre en Kilogramos fuerza o en
Newton. La distancia la puedo
poner en metros. Así que las unidades de trabajo que más se
usan son:
[ L] ? Kgf ? m ?
Kilográmetro.
[ L] ? N ? m ? Joule.
Como 1 Kilogramo fuerza son 9,8 Newton, 1 Kilográmetro
equivaldrá a 9,8 Joule
14. ¿ Qué tan grande es un trabajo de 1 joule en la vida
real ?
Bueno, 1 Joule es el trabajo que realiza una fuerza de 1
Newton cuando se desplaza
1 metro. Como 1 N son más o menos 0,1 kilogramos
fuerza, si vos tenés algo que pese
100 gramos y lo elevás a 1 m de altura, el trabajo que
realizaste vale 1 Joule.
En la práctica una calculadora pesa mas o menos 100
gramos. Entonces al levantar una
calculadora a una altura de 1 metro, estás haciendo un
trabajo aproximado de 1 Joule.
15. * La fuerza es un vector. De manera que daría la impresión de
que el producto F.d
también tendría que ser un vector. Sin embargo el trabajo no
es un vector.
El trabajo de una fuerza no apunta para ningún lado.
L no tiene ni dirección, ni sentido, ni módulo ni nada de eso.
No puedo explicarte por qué esto es así. Por ahora tómalo
como que es así.
Repito, el trabajo de una fuerza NO es un vector. Es un
escalar.
* Sólo puede haber L cuando una fuerza se mueve. Una
fuerza quieta no puede
realizar trabajo.
* Hay fuerzas que no realizan trabajo aún cuando se estén
moviendo. Es el caso
de las fuerzas que se trasladan en forma perpendicular a
la trayectoria.
