Fisica

TRABAJO Y ENERGÍA
FÍSICA 2012

TRABAJO Cuando decimos "cuánto dura" nos referimos al tiempo. Llamamos impulso a la cantidad "fuerza x tiempo". Pero un intervalo no siempre significa un tiempo: también puede significar distancia. Cuando consideramos la cantidad "fuerza x distancia" estamos hablando de una cantidad totalmente distinta: el trabajo. Cuando levantamos un objeto pesado contra lafuerza de gravedad hacemos trabajo. Cuanto más pesado sea el objeto, o cuanto más alto lo levantemos, mayor será el trabajo realizado. En todos los casos en los que se realiza un trabajo intervienen dos factores: (1) la aplicación de una fuerza y (2) el movimiento de un objeto debido a la acción de dicha fuerza. Consideremos el caso más simple en que la fuerza es constante y el movimiento es en línearecta y en la dirección de la fuerza. Entonces el trabajo que realiza la fuerza aplicada sobre un objeto se define como el producto de la fuerza por la distancia que recorre el objeto. En forma compacta: Trabajo = fuerza X distancia Si levantas dos cargas a una altura de un piso, haces el doble de trabajo que si levantas una carga porque requieres el doble de fuerza para levantar el doble delpeso. Análogamente, si levantas una carga a una altura de dos pisos en lugar de uno, realizas el doble de trabajo porque la distancia es el doble. Observa que en la definición de trabajo intervienen una fuerza y una distancia. Un levantador de pesas que sostiene sobre su cabeza unas pesas de 1000 N no realiza trabajo sobre la barra. Quizá se fatigue al hacerlo, pero si la barra no se mueve por acciónde la fuerza que él ejerce, el levantador de pesas no realiza trabajo alguno. Tal ve z realice trabajo sobre los músculos por estiramiento y contracción, que tienen el efecto de una fuerza por una distancia en la escala biológica, pero este trabajo no se está realizando sobre la barra. Levantar la barra, sin embargo, es harina de otro costal. Cuando el levantador de pesas las levanta del suelo,está realizando trabajo sobre la barra.

gravedad. Cuando haces abdominales estás haciendo trabajo contra tu propio peso. Se hace trabajo sobre un objeto cuando lo fuerzas a moverse en contra de la acción de una fuerza opuesta... con frecuencia, la fricción. El otro tipo de trabajo es el que se realiza para hacer cambiar la rapidez de un objeto. Es la clase de trabajo que se requiere paraaumentar o disminuir la velocidad de un auto. En la unidad de medida del trabajo se combinan una unidad de fuerza (N) con una unidad de distancia (m). La unidad de trabajo es el newton- metro (N • m), también llamado joule (símbolo: J) en honor de James Joule. Se hace un joule de trabajo cuando se ejerce una fuerza de 1 N a lo largo de una distancia de 1 m, como, por ejemplo, al llevarnos una manzana ala cabeza. Cuando el valor del trabajo es mucho mayor, hablamos de kilojoules (kJ), o sea, miles de joules; o de megajoules (MJ), es decir, millones de joules. El levantador de pesas de la hace un trabajo del orden de algunos kilojoules. La energía que libera un kilogramo de combustible es del orden de algunos megajoules. POTENCIA En la definición del trabajo no se especifica cuánto tiempo tomarealizarlo. Cuando subes las escaleras con una carga haces el mismo trabajo ya sea que subas lentamente o corriendo. ¿Entonces por qué te sientes más fatigado cuando corres escaleras arriba durante unos cuantos segundos que cuando subes tranquilamente durante unos minutos? Para entender esta diferencia es menester referirnos a la rapidez con que se hace trabajo, es decir, a la potencia. La potenciaes la razón de cambio a la que se realiza trabajo. Es igual al cociente del trabajo realizado entre el intervalo de tiempo que toma realizarlo:

Un motor de alta potencia realiza trabajo con rapidez. Un motor de automóvil cuya potencia es del doble de la de otro no produce necesariamente el doble de trabajo o el doble de rapidez que el motor menos potente. Decir que tiene el doble de potencia...