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TRABAJO Y LEYES DE LA CONSERVACION



CONCEPTO TRABAJO MECANICO


Trabajo (física)

[pic]
[pic]
Trabajo realizado por una fuerza constante.
En mecánica clásica, el trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a la energía necesaria para desplazar este cuerpo.[1] El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra [pic](del inglés Work) y se expresa enunidades de energía, esto es en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidades.
Ya que por definición el trabajo es un tránsito de energía,[2] nunca se refiere a él como incremento de trabajo, ni se simboliza como ΔW.
Matemáticamente se expresa como:
[pic]
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 vectordesplazamiento (véase dibujo).
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


El trabajo en la Mecánica

[pic]
[pic]
Trabajo de una fuerza.
Consideremos una partícula P sobre la que actúa una fuerza F, función de la posición de lapartícula en el espacio, esto es [pic]y sea [pic]un desplazamiento elemental (infinitesimal) experimentado por la partícula durante un intervalo de tiempo dt. Llamamos trabajo elemental, dW, de la fuerza [pic]durante el desplazamiento elemental [pic]al producto escalar [pic]; esto es,
[pic]
Si representamos por ds la longitud de arco (medido sobre la trayectoria de la partícula) en eldesplazamiento elemental, esto es [pic], entonces el vector tangente a la trayectoria viene dado por [pic]y podemos escribir la expresión anterior en la forma
[pic]
donde θ representa el ángulo determinado por los vectores [pic]y [pic]y Fs es la componente de la fuerza F en la dirección del desplazamiento elemental [pic].
El trabajo realizado por la fuerza [pic]durante un desplazamiento elemental de lapartícula 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, su desplazamiento total entre dos posiciones A y B puede considerarse como el resultado de sumar infinitos desplazamientos elementales [pic]y el trabajo total realizado por la fuerza[pic]en ese desplazamiento será la suma de todos esos trabajos elementales; o sea
[pic]
Esto es, el trabajo viene dado por la integral curvilínea de [pic]a lo largo de la curva C que une los dos puntos; en otras palabras, por la circulación de [pic]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 lospuntos A y B, a no ser que la fuerza [pic]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 el trabajo no es una variable de estado..
En el caso particular de que la fuerza aplicada a la partícula sea constante (en módulo, dirección[3] y sentido[4] ), se tiene que[pic]
es decir, el trabajo realizado por una fuerza constante viene expresado por el producto escalar de la fuerza por el vector desplazamiento total entre la posición inicial y la final.
Si sobre una partícula actúan varias fuerzas y queremos calcular el trabajo total realizado sobre esta ella, entonces [pic]representará al vector resultante de todas las fuerzas aplicadas.

El trabajo en laTermodinámica

En el caso de un sistema termodinámico, el trabajo no es necesariamente de naturaleza puramente mecánica, ya que la energía intercambiada en las interacciones puede ser mecánica, eléctrica, magnética, química, etc. por lo que no siempre podrá expresarse en la forma de trabajo mecánico.
No obstante, existe una situación particularmente simple e importante en la que el trabajo está...
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