Cuando se levanta un objeto desde el suelo hasta la superficie de una mesa, por ejemplo, se realiza trabajo al tener que vencer la fuerza de la gravedad, dirigida hacia abajo; la energía comunicada al cuerpo por este trabajo aumenta su energía potencial.
La fuerza puede no ser mecánica, como ocurre en el levantamiento de un cuerpo o en la aceleración de un avión de reacción; también puede ser una fuerza electrostática, electrodinámica o de tensión superficial.
Por otra parte, si una fuerza constante no produce movimiento, no se realiza trabajo. Por ejemplo, el sostener un libro con el brazo extendido no implica trabajo alguno sobre el libro, independientemente del esfuerzo necesario.
El concepto de trabajo mecánico aparece estrechamente vinculado al de fuerza. De éste modo, para que exista trabajo debe aplicarse una fuerza mecánica a lo largo de una cierta trayectoria.
En términos físicos, el trabajo T se define como el producto escalar de la fuerza aplicada por la distancia recorrida. En otras palabras, trabajo es igual a fuerza aplicada por distancia.
Así pues, el trabajo es una magnitud escalar, que alcanza su valor máximo cuando la fuerza se aplica en la dirección y el sentido del movimiento.
También se realiza trabajo cuando una fuerza aumenta la velocidad de un cuerpo, como ocurre por ejemplo en la aceleración de un avión por el empuje de sus reactores.
La fuerza puede no ser mecánica, como ocurre en el levantamiento de un cuerpo o en la aceleración de un avión de reacción; también puede ser una fuerza electrostática, electrodinámica o de tensión superficial.
Por otra parte, si una fuerza constante no produce movimiento, no se realiza trabajo. Por ejemplo, el sostener un libro con el brazo extendido no implica trabajo alguno sobre el libro, independientemente del esfuerzo necesario.
El concepto de trabajo mecánico aparece estrechamente vinculado al de fuerza. De éste modo, para que exista trabajo debe aplicarse una fuerza mecánica a lo largo de una cierta trayectoria.
En términos físicos, el trabajo T se define como el producto escalar de la fuerza aplicada por la distancia recorrida. En otras palabras, trabajo es igual a fuerza aplicada por distancia.
Así pues, el trabajo es una magnitud escalar, que alcanza su valor máximo cuando la fuerza se aplica en la dirección y el sentido del movimiento.
Por lo tanto tenemos:
Donde:
T = Trabajo realizado por la fuerza (J)
F = Fuerza aplicada (N)
d = Distancia recorrida (m)
α = Ángulo formado por la fuerza aplicada y la trayectoria del recorrido (°)
Las unidades más comunes utilizadas para medir el trabajo realizado por una fuerza son:
- Joule o Julio (J) que es igual a un N·m
- Ergios (E) que equivalen a 1 x 10 -7 J
- Kilográmetro (Kgm) que equivale a un Kg (Fza.)·m
Es necesario presentar algunos casos especiales al aplicar una fuerza a un objeto, donde la ecuación varía un poco como se muestra a continuación:
Caso 1
La fuerza se aplica en la misma dirección y en el mismo sentido del supuesto recorrido.
En este caso, no se involucra el ángulo de inclinación debido a que cos 0° = 1, por lo cual la ecuación será:
Caso 2
La fuerza se aplica en la misma dirección pero en sentido contrario al del supuesto recorrido.
Tomando como referencia el caso anterior, el ángulo de inclinación tampoco se involucra debido a que cos 180° = -1, pero si el sentido de la fuerza que es contrario, por lo tanto la ecuación será:
Caso 3
La fuerza se aplica de forma perpendicular al sentido del supuesto recorrido.
En este caso el ángulo de inclinación es de 90° (cos 90° =0), por lo que no existe recorrido y por lo tanto el trabajo es nulo o no hay trabajo.
Debemos tomar en cuenta que los casos especiales nos pueden ayudar a deducir los signos característicos para el trabajo realizado por una fuerza acordes al ángulo formado entre ellos, por lo que podemos resumir los resultados de la siguiente manera:
Para α = 0° y α = 360° el trabajo será positivo
Para 0° > α > 90° el trabajo será positivo
Para α = 90° el trabajo será nulo
Para 90° > α > 180° el trabajo será negativo
Para α = 180° el trabajo será negativo
Para 180° > α > 270° el trabajo será negativo
Para α = 270° el trabajo será nulo
Para 270° > α > 360° el trabajo será positivo
Gracias: wikipedia.org, 7hokage.blogspot.com, todomotores.cl, youtube.com...
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