TRABAJO

Se dice que el trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo es la energía necesaria para desplazar un cuerpo, el trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra W, su unidad es el  joule (J) en el Sistema Internacional de Unidades.

Un joule es la cantidad de trabajo hecha por una fuerza de un newton al actuar a lo largo de una distancia en dirección del desplazamiento.

Cuando una fuerza constante F actúa en la misma dirección que el desplazamientos, el trabajo realizado por la fuerza es:

Para que exista trabajo debe tener dos condiciones necesarias:

Ø  El trabajo necesita la acción de una fuerza, sin fuerza no existe el trabajo.

Ø  La aplicación de una fuerza es condición necesaria, pero no suficiente para el trabajo. El trabajo se hace solo si hay un desplazamiento del punto de aplicación de la fuerza, y solo si el desplazamiento tiene alguna componente a lo largo de la línea de acción de la fuerza.

TRABAJO CON FUERZA CONSTANTE.

El trabajo W hecho por una fuerza constante es la energía necesaria para mover un objeto a cierta distancia, es el producto entre la fuerza, la distancia total recorrida y el coseno del ángulo que forma  entre la dirección de la fuerza y la dirección del movimiento del cuerpo como se muestra en la siguiente figura.

 Donde F es el módulo de la fuerza, d es el desplazamiento y α es el ángulo que forman entre sí el vector fuerza y el vector desplazamiento.

TRABAJO TOTAL

Cuando el vector fuerza es perpendicular al vector desplazamiento del cuerpo sobre el que se aplica, dicha fuerza no realiza trabajo alguno. Asimismo, si no hay desplazamiento, el trabajo también será nulo.

Pues así el trabajo total se calcula sumando los trabajos efectuados por cada fuerza, o también calculando el trabajo efectuado por la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo.

ENERGIA.

Energía se define como la capacidad de hacer trabajo.

Un sistema puede tener energía mecánica como consecuencia de su posición, su estructura interna o su movimiento. También hay otras formas de energía además de la mecánica, por ejemplo, química, eléctrica, nuclear y térmica.

ENERGIA CINETICA.

La energía cinética de un cuerpo es la capacidad de un cuerpo para efectuar  trabajo en virtud su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada, depende de la masa y la rapidez de la partícula.

Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su velocidad.

TEOREMA DE TRABAJO Y ENERGIA

Ya definimos anteriormente que el producto de la fuerza por el desplazamiento, es el trabajo efectuado por la fuerza neta F, es decir es igual al trabajo  total efectuado por todas las fuerzas que actúan sobre la partícula llamamos a esta cantidad la energía cinética K de la partícula:

Pues en relación a la ecuación anterior podemos decir que el trabajo efectuado por la fuerza neta que actúa sobre una partícula es igual al cambio de la energía cinética de una partícula es igual al trabajo neto efectuado sobre el cuerpo o la partícula.

TRABAJO  CON FUERZAS VARIABES

Si una fuerza variable F está moviendo a un objeto a lo largo del eje x desde una posición inicial a otra final, ya no se puede usar la expresión anterior para calcular el trabajo realizado por la fuerza. En este caso se puede hacer que él.

Cuerpo experimente pequeños desplazamientos dx, entonces la componente Fx de la fuerza en la dirección del desplazamiento se puede considerar aproximadamente constante en ese intervalo dx y se puede calcular un trabajo dW en ese pequeño desplazamiento como:

DW = Fx dx.

TRABAJO REALIZADO  POR UN RESORTE

Un sistema físico común en el que la fuerza varía con la posición, es el de un cuerpo conectado a un resorte. Si el resorte, orientado en dirección del eje x, se deforma desde su configuración inicial, es decir se estira o se comprime, por efecto de alguna fuerza externa sobre el resorte, instantáneamente actúa una fuerza F producida por el resorte contra el objeto que ejerce la fuerza externa, cuya magnitud es:

F = - k x

Donde x es la magnitud del desplazamiento del resorte desde su posición no deformada en x = 0 y k una constante positiva, llamada constante de fuerza del resorte, que es una medida de la rigidez del resorte. Esta ecuación se llama Ley de Hooke, y es válida para pequeños desplazamientos, ya que si el resorte se estira demasiado, puede deformarse y no recuperar su forma original.

El signo negativo indica que la dirección de esta fuerza es siempre opuesta al desplazamiento, como se ilustra en la figura  donde F representa la fuerza producida por el resorte.

LEY DE HOOKE

Cuando un objeto se somete a fuerzas externas, sufre cambios de tamaño o de forma por lo tanto la cantidad de estiramiento o de comprensión (cambio de longitud), es directamente proporcional a la fuerza aplicada.

F = K x