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Trabajo
En física, se entiende por trabajo a la cantidad de fuerza multiplicada por la distancia que recorre dicha fuerza. Esta puede ser aplicada a un punto imaginario o a un cuerpo para moverlo. Pero hay que tener en cuenta también, que la dirección de la fuerza puede o no coincidir con la dirección sobre la que se está moviendo el cuerpo. En caso de no coincidir, hay que tener en cuenta elángulo que separa estas dos direcciones.
T = F. d. Cosα
Por lo tanto. El trabajo es igual al producto de la fuerza por la distancia y por el coseno del ángulo que existe entre la dirección de la fuerza y la dirección que recorre el punto o el objeto que se mueve.
Veamos un ejemplo:
Una fuerza de 20 Newton se aplica a un cuerpo que está apoyado sobre una superficie horizontal y lo mueve 2 metros.El ángulo de la fuerza es de 0 grado con respecto a la horizontal. Calcular el trabajo realizado por dicha fuerza.
T = F. d. Cosα
T = 20 N. 2 Mts. Cos0
T = 40 NM. = 40 J (Joule).
Cuando la distancia se mide en metros y la fuerza en Newton, el trabajo se mide en joule.
Ahora supongamos que en el mismo problema usamos un ángulo distinto de 0. Por ejemplo 30 grados.
T = 20 N. 2 Mts. Cos30
T =20 N. 2 Mts. 0.891
T = 35.64 J.
Se puede ver que el valor varía. Y si usáramos 90 grados el trabajo se anularía por completo ya que el coseno de 90 es igual a cero

Potencia

Se define potencia como la rapidez a la cual se efectúa trabajo, o bien, como la rapidez de transferencia de energía en el tiempo.
Potencia = W/t = trabajo/tiempo = energía transformada/tiempo.
En el SistemaInternacional la potencia se expresa en
Joule por segundo, unidad a la que se le da el nombre
Watt (W), 1 W = 1J/s.
Cuando decimos que una ampolleta consume 60 watts, estamos diciendo que transforma en cada segundo 60 Joules de energía eléctrica en energía luminosa o térmica.
Para potencias elevadas se usa el caballo de fuerza, abreviado hp, que equivale a 746 Watts.
1 hp = 746 watts
A vecesconviene expresar la potencia en términos de la fuerza neta F aplicada a un objeto y de su velocidad.
P = W/t. P = W/t. Como W = Fuerza (F) * desplazamiento (x) = Fx, P = Fx/t.

Si la velocidad v es constante, v = x/t obteniendo,
P = Fv, esto es, fuerza por velocidad.
Si la velocidad v es variable se usa la potencia instantánea definida como
P = dW/dt donde p es el símbolo de derivada.
Osea la potencia instantánea es el trabajo por unidad de tiempo durante un pequeñísimo intervalo de tiempo dt.

Como dW = Fdx y v = dx/dt resulta
P = Fv
esto es, fuerza por velocidad instantánea.
Ejemplo.
Calcule la potencia que requiere requiere un automóvil de 1.200 kg para las siguientes situaciones:
a) El automóvil sube una pendiente de 8º a una velocidad constante de 12 m/s.
b)El automóvil acelera de 14 m/s a 18 m/s en 10 s para adelantar otro vehículo, en una carretera horizontal. Suponga que la fuerza de roce o fuerza de retardo es constante e igual a Fr = 500 N.

F denota la fuerza que impulsa al auto.
SOLUCION.
a) A velocidad constante la aceleración es cero, de modo que podemos escribir:
F = Fr + mgsen
F = 500 N + 1200 kg•9,8 m/s2 •sen8º = 2.137 N
Usando P= Fv, resulta P = 2.137N•12m/s = 25644 watts, que expresada en hp resulta 34,3 hp.
b) La aceleración es (18m/s - 14m/s)10s = 0,4 m/s2.
Por 2ª ley de Newton, la resultante de las fuerzas externas debe ser igual a ma, masa por aceleración.
F - Fr = ma
F = 1200kg•0,4m/s2 + 500N = 980 N
La potencia requerida para alcanzar los 18 m/s y adelantar es
P = Fv = 980N•18m/s = 17.640 watts ó 23,6hp.
 

ENERGIA
Cuando un cuerpo puede realizar un trabajo, se dice que este cuerpo tiene energía. Energía es la capacidad para realizar un trabajo.
La capacidad para realizar un trabajo se genera por diversas causas:
* Por la temperatura que tiene el cuerpo entonces e habla de energía térmica.
* Por la configuración atómica entonces se habla de energía atómica
* Por el...
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