Fuerza...

En mecánica clásica, el trabajo que realiza una fuerza se define como el producto de ésta por el camino que recorre su punto de aplicación y por el coseno del ángulo que forman la una con el otro.[1] 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 (J) en el Sistema Internacional de Unidades.Matemáticamente lo expresamos en la forma:

El trabajo en la Mecánica


Trabajo de una fuerza.
Consideremos una partícula P sobre la que actúa una fuerza F, función de la posición de la partícula en el espacio, esto es F = F(r), y sea d un desplazamiento elemental (infinitesimal) experimentado por la partícula durante un intervalo de tiempo da. Llamamos trabajo elemental, da, de la fuerza Fdurante el desplazamiento elemental d al producto escalar de F por d; esto es,

Si representamos por dos la longitud de arco (medido sobre la trayectoria de la partícula) en el desplazamiento elemental, esto es dos = |d|, entonces el versor tangente a la trayectoria viene dado por et = d/dos y podemos escribir la expresión anterior en la forma

donde θ representa el ángulo determinado por losvectores F y et y Fs. es la componente de la fuerza F en la dirección del desplazamiento elemental dr.
El trabajo realizado por la fuerza F durante un desplazamiento elemental de la partícula sobre la que está aplicada es una magnitud escalar, que podrá ser positiva, nula o negativa, según que el ángulo θ sea agudo, recto u obtuso.
Si la partícula P recorre una cierta trayectoria en el espacio, sudesplazamiento total entre dos posiciones A y B puede considerarse como el resultado de sumar infinitos desplazamientos elementales dar y el trabajo total realizado por la fuerza F en ese desplazamiento será la suma de todos esos trabajos elementales; o sea

Esto es, el trabajo viene dado por la integral curvilínea de F a lo largo de la curva C que une los dos puntos; en otras palabras, por lacirculación de F sobre la curva C entre los puntos A y B. Así pues, el trabajo es una magnitud física escalar que dependerá en general de la trayectoria que una los puntos A y B, a no ser que la fuerza F sea conservativa, en cuyo caso el trabajo resultará ser independiente del camino seguido para ir del punto A al punto B, siendo nulo en una trayectoria cerrada. Así, podemos afirmar que eltrabajo no es una variable de estado.

Resultando un trabajo positivo (W>0) si se trata de una expansión del sistema (dV>0) y negativo en caso contrario, de acuerdo con el convenio de signos aceptado en la Termodinámica. En un proceso cuasiestático y sin fricción la presión exterior (pext) será igual en cada instante a la presión (p) del fluido, de modo que el trabajo intercambiado por el sistema enestos procesos se expresa como


Potencia
En física, potencia es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo.
La potencia media queda definida por:
(1)
La potencia instantánea queda definida por:
(2)
Potencia mecánica
La potencia mecánica es la potencia transmitida mediante la acción de fuerzas físicas de contacto o elementos mecánicos asociados comopalancas, engranajes, etc. El caso más simple es el de una partícula libre sobre la que actúa una fuerza variable. De acuerdo con la mecánica clásica, el trabajo realizado sobre la partícula es igual a la variación de su energía cinética, por lo que la potencia desarrollada por la fuerza es:

Donde:
, son la energía cinética y la masa del partícula, respectivamente
son la fuerza resultante queactúa sobre la partícula y la velocidad de la partícula, respectivamente.
En sistemas mecánicos más complejos con elementos rotativos alrededor de un eje fijo y donde el momento de inercia permanece constante, la potencia mecánica puede relacionarse con el par motor y la velocidad angular. De acuerdo con la mecánica clásica, el trabajo realizado sobre la el cuerpo en rotación es igual a la...