Caro

Introducción


Este material ha sido construido pensando en el estudiante de nivel técnico de las carreras de INACAP. El objetivo principal de este trabajo es que el alumno adquiera y desarrolle la técnica para resolver problemas diversos de la unidad de Trabajo y Energía. En lo particular pretende que el alumno logre el aprendizaje indicado en los criterios de evaluación (referidos al cálculode variables) del programa de la asignatura Física Mecánica.
El desarrollo de los contenidos ha sido elaborado utilizando un lenguaje simple que permita la comprensión de los conceptos involucrados en la resolución de problemas. Se presenta una síntesis inmediata de los conceptos fundamentales de Trabajo y Energía partículas, seguida de ejemplos y problemas resueltos que presentan unprocedimiento de solución sistemático que va desde un nivel elemental hasta situaciones más complejas, esto, sin saltar los pasos algebraicos que tanto complican al alumno, se finaliza con problemas propuestos incluyendo sus respectivas soluciones.

TRABAJO Y POTENCIA


En física el concepto de trabajo no es tan amplio como lo es en la vida diaria, en física se denomina trabajo mecánico y se dice que seproduce cuando una fuerza [pic]experimenta un desplazamiento [pic]a lo largo de su recta de acción o componente de ella.
El trabajo mecánico es una magnitud escalar que se simboliza por [pic] y se define por:

[pic]
Donde:

[pic]

[pic]

[pic]


La definición anterior permite notar que no se realiza trabajo mecánico (trabajo nulo) cuando el vector fuerza y el vector desplazamientoforman un ángulo recto ([pic]), ya que [pic], es decir:

Si [pic], entonces la fuerza [pic]no se realiza trabajo mecánico ([pic])


Unidades de trabajo mecánico:

|Trabajo mecánico |CGS |MKS |TEC. METRICO |TEC. INGLES |
| | | || |
|[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |


[pic]
[pic]






Trabajo motor:
Cuando el sentido de la fuerza coincide con el sentido del desplazamiento, entonces el trabajo se llama trabajo motor, ejemplo la fuerza ejercida para levantar uncuerpo, la fuerza realizada para alargar un resorte, etc.















Trabajo resistente:
Cuando el sentido de la fuerza es contrario al sentido del desplazamiento, entonces el trabajo se llama resistente, ejemplo el trabajo realizado por la fuerza de fricción, al arrastrar un cuerpo sobre una superficie rugosa, el trabajo realizado por el peso de un cuerpo, al ser levantadoEjemplo 1

Una fuerza constante[pic]paralela al eje x actúa sobre un cuerpo, tal como indica la figura, si el cuerpo experimenta un desplazamiento de 12 metros en el mismo sentido de la fuerza [pic]¿Cuál es el trabajo realizado por la fuerza[pic]? Despreciar efectos de fricción.









Solución:



La situación planteada corresponde al casomás simple respecto al cálculo de trabajo mecánico realizado por una fuerza constante, la solución consiste en aplicar directamente la definición antes indicada, es decir:


[pic]



Se conocen todos los valores involucrados en la definición:

Fuerza [pic]; desplazamiento [pic] y el ángulo [pic]

Reemplazando estos valores y multiplicando se obtiene:





Como el resultado espositivo, significa que el trabajo realizado por la fuerza [pic]es un trabajo motor.


Ejemplo 2

Un cuerpo de 40 kg descansa sobre una superficie horizontal. Sobre el cuerpo actúa una fuerza de 600N a un ángulo de 20º por encima de la horizontal, tal como indica la figura. Si el coeficiente de rozamiento cinético entre el cuerpo y la superficie vale 0,3. Calcular:

a) Trabajo realizado...