Trabajo Y Potencia

Objetivos
Al término de la unidad, deberás:
1.

Comprender el concepto de trabajo
mecánico.
2. Comprender el concepto de potencia
mecánica.
3. Aplicar las ecuaciones de trabajo y potencia
a la resolución de problemas.

2

Trabajo Mecánico
Si un cuerpo experimenta un desplazamiento “d” por la acción de una fuerza
externa “F”, se dice que esa fuerza ha realizado un trabajomecánico.
Matemáticamente todo lo anterior se expresa mediante la siguiente
ecuación:

Lo anterior se resuelve multiplicando tres elementos: el módulo de la
fuerza F; con el módulo del desplazamiento; con el coseno del ángulo que
forma la fuerza con el desplazamiento. Finalmente, se tiene que el trabajo
es una magnitud escalar.

Unidades para trabajo
Sistema Internacional: Joule = N · m
SistemaCegesimal:
Ergios = dina · cm

Relación entre la fuerza y el trabajo
Para que exista trabajo, la fuerza debe actuar en el tiempo mientras se
recorre cierta distancia. Es muy importante mencionar que existe
solamente un vector llamado desplazamiento, pero pueden existir muchas
fuerzas actuando en un cuerpo, como muestra la figura.
Analicemos algunos casos entre fuerza y desplazamiento.Si la fuerza se aplica formando un ángulo con el desplazamiento entre 0º y
menos de 90º, el trabajo mecánico resultante es positivo. Por ejemplo,
la fuerza F2 y la fuerza F1, actuando con el desplazamiento.

Por ejemplo, como muestra la figura, la fuerza que ejerce la niña sobre el
carro, forma un ángulo entre 0 y 90º. Ella realiza un trabajo positivo,
respecto al desplazamiento indicado.El trabajo mecánico va aumentando a medida que el ángulo disminuye, siendo
máximo en los 0º. Por ejemplo, la fuerza F1, actuando con el
desplazamiento.

Por ejemplo, como muestra la figura, la fuerza que ejerce la niña sobre el
carro forma un ángulo de 0º respecto al desplazamiento indicado. Ella realiza
un trabajo máximo y positivo, es decir, toda la fuerza realiza trabajo.

Al aplicaruna fuerza que forma un ángulo recto con el desplazamiento, el
trabajo mecánico es nulo. Por ejemplo, la fuerza F3, actuando con el
desplazamiento

Por ejemplo, como muestra la figura, la fuerza que ejerce la niña sobre el
carro forma un ángulo de 90º respecto al desplazamiento indicado. Ella NO
realiza trabajo, es decir, el trabajo es nulo.

Si la fuerza se ejerce en sentido contrarioal desplazamiento (más de
90º), el trabajo es negativo. Por ejemplo, la fuerza F4, actuando con el
desplazamiento.

Por ejemplo, como muestra la figura, la fuerza que
ejerce la niña sobre el carro forma un ángulo mayor
a 90º respecto al desplazamiento indicado. Ella
realiza un trabajo negativo, es decir, toda la fuerza
que ella ejerce realiza un trabajo negativo.
Otros ejemplos de trabajopositivo y negativo son los siguientes:
Ejemplos de trabajo positivo:
1. Cuando una grúa levanta una carga. (La fuerza de la grúa y el
desplazamiento de la carga).
2. Al arrastrar un cuerpo unido a una cuerda. (La fuerza que tira del cuerpo
y el desplazamiento de dicho cuerpo).
Ejemplos de trabajo es negativo:
1. La fuerza gravitacional que actúa sobre una carga que sube.
2. El trabajoefectuado por la fuerza de roce que se opone al
desplazamiento.

Interpretación gráfica
Al ocurrir un trabajo producto de una fuerza y un desplazamiento, dichos
datos se pueden representar en un gráfico.
En un gráfico de fuerza versus distancia, el área bajo la curva representa el
trabajo realizado por la fuerza. En el caso de la figura adjunta es el área
gris.

En el gráfico adjunto semuestra la fuerza aplicada a un carro que
se mueve con velocidad constante a lo largo de un camino. Determina
el trabajo total.

A) 650 (Joules)
B) 200 (Joules)
C) 25 (Joules)
D) 30 (Joules)
E) 450 (Joules)

A
Aplicación

Potencia mecánica
Para medir la rapidez con que se realiza el trabajo, se define la potencia. Y
corresponde al cuociente entre el trabajo mecánico efectuado y...