Trabajo mecanico

TRABAJO MECÁNICO TRABAJO MECÁNICO
Es una magnitud escalar que mide la transferencia de energía de un sistema a otro. Para que una fuerza realice trabajo debe tener una componente paralela al desplazamiento. TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA CONSTANTE Una fuerza es constante cuando no varía ni su magnitud ni su dirección. F φ A D B F φ

Carlos Jimenez

TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA VARIABLEUna fuerza es variable cuando ya sea su magnitud, su dirección o ambas varían. Por eso se pueden presentar tres casos: 1. Varía su magnitud pero su dirección permanece constante. 2. Varía su dirección pero su magnitud permanece constante. 3. Varían su magnitud y su dirección. 1. Cuando la dirección de la fuerza permanece constante y paralela al movimiento, pero su magnitud varía. Si la magnitudde la fuerza (F) varía con la posición (x) según la gráfica mostrada; el área bajo la curva representa el trabajo realizado por dicha fuerza variable. F1 x1 F Área x2 F2 x3 F3 x4 F4

El trabajo realizado por la fuerza F al desplazar al bloque desde A hasta B es: W = F D cosφ Donde: "F" se expresa en newton (N); "D" en metros (m); "W" en joule (J) y “φ” es el ángulo que forman la fuerza y eldesplazamiento. CASOS PARTICULARES: Cuando: Ø=0º; el trabajo realizado por la fuerza es F positivo: W = +FD Cuando: Ø=90º; el trabajo realizado por la fuerza es F nulo: W = 0 Cuando: Ø=180º; el trabajo realizado por la fuerza es F negativo: W = -FD Ejemplo: Si deseamos calcular el trabajo realizado por cada fuerza sobre el bloque de masa 2 kg para desplazarlo desde el punto A hasta el punto B, quedistan 5 m, se deben tener en cuenta que también intervienen la fuerza de la gravedad (peso) y la fuerza de reacción del piso liso. Peso F2=4 N A R W = +F1 D = +(12 N)(5 m) = + 60 J F2 W = -F2 D = -(4 N)(5 m) = -20 J R W =0 Peso W =0
F1 F

x W ÁREA BAJO LA CURVA Si "F" se expresa en newton (N) y la posición "x" en metros (m), el trabajo "W" se expresará en joule (J) Ejemplo: Un bloque esdesplazado horizontalmente por una fuerza paralela al movimiento cuya magnitud varía según la ecuación: F = 3x; donde “x” se expresa en metros y “F” en newton. Calcular el trabajo que realiza dicha fuerza para desplazarlo desde la posición x=0 hasta la posición x= 4 m. Lo primero que debemos hacer es graficar la ecuación: F = 3x F(N)
F

F1=12 N B 6

Área 2

x(m)

El trabajo realizado por la fuerzaestá representado por el área bajo la recta; es decir: →

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TRABAJO MECÁNICO
2. Cuando la magnitud de la fuerza permanece constante y la fuerza es tangente a la trayectoria, el trabajo realizado por dicha fuerza es igual producto de la magnitud "F" por la longitud de la trayectoria "L". F A B F W =FL
F=80 N
F

Carlos Jimenez

PROBLEMAS PROPUESTOS 01.Determinar el trabajo realizado por la fuerza F=500 N al desplazar la masa durante 10 s a velocidad constante de 2 m/s
m F=500 N

F

A) 5 kJ D) 1 kJ

B) 8 kJ E) 4 kJ

C) 10 Kj

F

02. Determinar el trabajo realizado por la fuerza "F" desde A hasta B
F=80 N
53°

Donde: "L" es la longitud de la trayectoria AB y se expresa en metros (m), "F" la fuerza de magnitud constante se expresa ennewton (N) y "W" en joule (J). TRABAJO NETO O TRABAJO TOTAL Es la suma de todos los trabajos realizados por todas las fuerzas que actúan sobre un mismo cuerpo. W
NETO

53°

A

d=5 m

B

A) 160 J D) 240 J

B) 140 J E) 400 J

C) 200 J

=W

TOTAL

= ΣW

Ejemplo: Calcular el trabajo neto realizado sobre un bloque de 2 kg para elevarlo verticalmente una altura 2 de 3 m medianteuna fuerza de 45 N. (g=10 m/s )

03. El bloque de 4 N de peso es desplazado de A hacia B mediante la fuerza F = 8 N; si la fuerza de rozamiento es el 50% de su peso. Calcular el trabajo neto realizado sobre el bloque.
Movimiento F=8 N F=8 N

F=45 N D= 3 m mg= 20 N A) 48 J D) +36 J

A

d=6 m

B

B) -48 J E) -36 J

C) +24 J

04. Hallar el trabajo de la fuerza F = 20 N. El bloque se...