trabajo,energía,potencia

FÍSICA II
UNIDAD II
TRABAJO, ENERGÍA Y POTENCIA
La razón principal por la cual se aplica una fuerza es para causar un
desplazamiento; por ejemplo: una grúa levanta una viga de acero hasta la parte
superior de un edificio; el compresor de un acondicionador de aire que fuerza el
paso de un fluido a través de su ciclo de enfriamiento, y las fuerzas
electromagnéticas que mueven los electronesa través de una pantalla de
televisión. Siempre que una fuerza actúa a través de una distancia, se
descubrirá que se realiza trabajo, de tal manera que se puede medir o predecir.
Por tanto, la capacidad para realizar un trabajo se conoce como
__________________________ mientras que el ritmo al cual se lleva a cabo
un trabajo se conoce como ____________________________. En la
actualidad, lasindustrias centran su interés principal en el uso y control de la
energía, por lo que es esencial comprender a fondo los conceptos de trabajo,
energía y potencia.

TRABAJO
Cuando tratamos de arrastrar un carro con una cuerda, como se observa en la
figura 1, no pasa nada, estamos ejerciendo una fuerza y sin embargo el bloque
no se ha movido. Pero si incrementamos en forma continua estafuerza, llegará
un momento en que el carro se moverá. En este caso, en realidad hemos
logrado algo a cambio de nuestro esfuerzo. En física, este logro se define
como trabajo. Para que se realice trabajo, tienen que cumplirse 3 requisitos:
1) Debe haber una fuerza aplicada
2) La fuerza debe actuar a lo largo de cierta distancia, llamada
desplazamiento
3) La fuerza debe tener una componente a lolargo del desplazamiento
Suponiendo que se cumplen estas condiciones, es posible dar una definición
formal de trabajo:
TRABAJO = FUERZA X DISTANCIA

Donde
T = Trabajo realizado
F = Fuerza aplicada
1

S = Distancia recorrida

T = (Fx)(S)
En la ecuación T = (Fx)(S), Fx es la componente de F a lo largo del
desplazamiento o distancia S. En la figura, solamente Fx contribuye al trabajo.Debe recordarse que su valor se calcula por trigonometría:

Fx = (F)(cos θ)
Por lo tanto, el trabajo también puede expresarse como:
T = (F)( cos θ)(S)
Con frecuencia, la fuerza que realiza el trabajo está dirigida íntegramente a lo
largo del desplazamiento, esto sucede cuando se levanta un peso
verticalmente o cuando una fuerza horizontal arrastra un objeto por el piso. En
estos casossimples, Fy= F y Fx = F, y el trabajo es simplemente el producto
de la fuerza por el desplazamiento o distancia.
Un caso especial ocurre cuando la fuerza aplicada es perpendicular a la
dirección del desplazamiento (figura 2):

2

En estos casos, el trabajo SIEMPRE es igual a _______________________.
Ejemplo:
Calcular el trabajo realizado por una fuerza de 60 N al arrastrar un bloque unadistancia de 50 m, cuando la fuerza es transmitida por una cuerda, la cual
forma un ángulo de 30° con el eje horizontal.

Obsérvese que las unidades de trabajo son unidades de fuerza multiplicadas
por las de distancia. Por tanto, en el sistema SI, el trabajo se mide en (N)(m)
(Newtons por metro),que por convención también recibe el nombre de Joule
(J), es decir:

Esto quiere decir que 1 Joulees igual al trabajo realizado por 1 Newton para
mover un objeto 1 metro de distancia paralela a la fuerza.
Cuando la fuerza se expresa en libras (lb( y el desplazamiento en pies (ft), la
unidad de trabajo correspondiente se llama libra-pie, (lb)(ft).
Una libra-pie es el trabajo realizado por la fuerza de 1 libra al mover un objeto a
lo largo de una distancia paralela de 1 pie.
Los factoresde conversión siguientes son útiles cuando se comparan unidades
de trabajo en los 2 sistemas:

TRABAJO RESULTANTE
Cuando se considera el trabajo de varias fuerzas que actúan sobre el mismo
objeto, se hace necesario distinguir entre trabajo positivo y trabajo negativo.
En este caso se seguirá la norma de que el trabajo de una fuerza determinada
es positivo si el componente de la fuerza...