TRABAJO Y ENERGIA

TRABAJO MECÁNICO Y ENERGÍA
Consideremos un cuerpo que es arrastrado sobre una mesa horizontal sometido a
la acción de una fuerza como se muestra en la Figura 4.

Figura 4.

Supongamos que F es constante y que el cuerpo se desplaza una distancia “d”, se
define entonces el trabajo realizado por la fuerza F de la siguiente manera:
= [ .

=

]

Ahora consideremos el mismo cuerpo con Fconstante, la distancia desplazada “d”
y “Ɵ” el ángulo entre F y la dirección del desplazamiento del cuerpo como se
observa en la Figura 5.

Figura 5

Ing. German Edgardo Pérez
1

El trabajo realizado por la fuerza F se define de la siguiente manera:
= cos [ .

= ]

TRABAJO DE LA FUERZA RESULTANTE

Supongamos que un cuerpo se desplaza por la acción de varias fuerzas F1, F2,
F3,…,Fn como seobserva en la Figura 6

Figura 6

Cada una de esas fuerzas realiza un trabajo; el trabajo total estará dado por la
suma de todos los trabajos.
=
=
= (

+

+

+

+
+

+

+ ⋯+



+ ⋯ +
+ ⋯+

)

Ing. German Edgardo Pérez
2

NOTAS:

1. En la definición de trabajo se incluyen dos cantidades vectoriales (fuerza y
desplazamiento) pero en la ecuación

= cos

intervienen

únicamente las magnitudesde dichas cantidades es decir el trabajo es una
cantidad escalar.

2. Observemos que si una fuerza se aplica a un cuerpo y este no sufre ningún
desplazamiento (d = 0) la ecuación

= cos

muestra que el trabajo

de esta fuerza es nulo. De modo que si una persona sostiene un objeto sin
desplazarlo no está realizando trabajo desde el punto de vista de la física
(trabajo mecánico) aun cuando deacuerdo con el concepto simplista de
esta palabra si estaríamos trabajando. Entonces nos damos cuenta que la
cantidad de trabajo definida en física no siempre coincide con el concepto
común de trabajo material que se tiene.

INFLUENCIA DEL ÁNGULO.

Consideremos un cuerpo que se desplaza una distancia “d” sometido a la acción
de una fuerza F, el trabajo realizado por esta fuerza dependeránaturalmente del
ángulo que forma con la dirección del desplazamiento del cuerpo.
Podemos considerar los siguientes casos:

1. La fuerza F actúa en el mismo sentido del desplazamiento: en este caso
= 0° y cos 0° = 1, tendremos entonces un trabajo positivo.
=

cos

=

cos 0°

=



Ing. German Edgardo Pérez
3

= 90° y

2. La fuerza F es perpendicular al desplazamiento: en este caso
cos 90° = 0 tendremosentonces que no hay trabajo.
=

cos

=

cos 90°

=0

3. La fuerza actúa en sentido contrario al desplazamiento, es decir que actúa
con tendencia a retardar el movimiento: en este caso

= 180° y

cos 180° = −1 tendremos entonces un trabajo negativo.
=

cos

=

cos 180°

=−

Nota: en el sistema ingles las unidades de fuerza son lbf y la distancia se mide en
pies, por lo que las unidades detrabajo resultan lbf.pie. Un sistema de conversión
es:

1 Joule = 0.7376 lbf.pie
1 lbf.pie = 1.356 J

En el Sistema internacional tenemos:
=

.
=

.
.



=
.

=

1 = 10

Ing. German Edgardo Pérez
4

POTENCIA.

Como ya hemos visto, para calcular el trabajo de una fuerza no es necesario
conocer el tiempo transcurrido en su realización. En la vida práctica, sinembargo,
el conocimiento de ese tiempo puede ser importante, pues en general, existe
interés en que un determinado trabajo se realice en el menor tiempo posible.

Para medir la rapidez con que se realiza cierto trabajo, se define una cantidad
denominada potencia.

Si una fuerza realiza un trabajo W durante un intervalo de tiempo Δt, la potencia P
de esa fuerza se define como:

=

=

∆



=

Lasunidades de la potencia en el sistema internacional son



En el sistema de uso técnico se utiliza para la potencia una unidad mayor
conocida como caballo de fuerza por sus siglas en ingle [HP].

Un sistema de conversión valido es:
1 HP = 746 watts

FORMAS DE ENERGÍA.

Desde que somos pequeños, todos oímos hablar sobre energía, sin ella no
podrían funcionar las máquinas, ni producirse los...