Fuerza

TRABAJO

En mecánica clásica, 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.
El trabajo realizado por una fuerza es el productoentre la fuerza y el desplazamiento realizado en la dirección de ésta. Como fuerza y desplazamiento son vectores y el trabajo un escalar (no tiene dirección ni sentido) definimos el diferencial de trabajo como el producto escalar dW=F.dr. El trabajo total realizado por una fuerza que puede variar punto a punto a lo largo de la trayectoria que recorre será entonces la integral de línea de la fuerza Fa lo largo de la trayectoria que une la posición inicial y final de la partícula sobre la que actúa la fuerza.
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.
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.



TRABAJO EFECTUADO POR UNA FUERZA CONSTANTE

Nos referimos a una fuerza constante como aquella que no varía y el trabajo realizado por esta sería definida como el producto de una fuerza paralela al desplazamiento y la magnitud de este desplazamiento. Una forma de decirlo científicamente óen formula sería:
T = Fd * cos
Donde F es la fuerza aplicada que será constante, y D el desplazamiento de la partícula y el ángulo entre las direcciones de la fuerza y el desplazamiento.
El trabajo efectuado por una fuerza constante, tanto en magnitud como en dirección, se define como: "el producto de la magnitud del desplazamiento por la componente de la fuerza paralela al desplazamiento".En forma de ecuación:

, donde W denota trabajo, es la componente de la fuerza paralela al desplazamiento neto d.


.
En forma más general se escribe:

W=Fdcos , donde F es la magnitud de la fuerza constante, d el desplazamiento del objeto y el ángulo entre las direcciones de la fuerza y del desplazamiento neto. Notemos que Fcos es justamente la componente de la fuerza Fparalela a d. Se aprecia que el trabajo se mide en Newton metros, unidad a la que se le da el nombre Joule (J).
1 J = 1 Nm.



TRABAJO EFECTUADO POR UNA FUERZA VARIABLE

Si una fuerza variable F está moviendo a un objeto a lo largo del eje X desde una posición inicial a otra final. En este caso se puede hacer que el cuerpo experimente pequeños desplazamientos dx, entonces la componente F x dela 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 = F x dx
Si se calcula el trabajo total en el desplazamiento desde la posición inicial a la final, este es igual a la suma de todos los pequeños trabajos dW



ENERGÍA CINÉTICA

En física, la energíacinética de un cuerpo es aquella energía que posee debido a su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su velocidad. Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajonegativo de la misma magnitud que su energía cinética. Suele abreviarse con letra Ec o Ek (a veces también T o K).

La energía cinética de una masa puntual depende de su masa y sus componentes del movimiento. Se expresa en Joules (J). 1 J = 1 kg•m2/s2. Estos son descritos por la velocidad de la masa puntual, así:





ENERGÍA POTENCIAL

En un sistema físico, la energía potencial es...