FISICA Material Trabajo Y Energia


COLEGIO SANTA SABINA
“EDUCACION CON PROYECCION DE FUTURO”

Prof. Loreto Castro Rojas
Física 2007







TRABAJO Y ENERGIA

¿A QUÉ LLAMAMOS TRABAJO MECÁNICO?
En el lenguaje cotidiano, la palabra trabajo significa realizar cualquier actividad que exija un esfuerzo intelectual o muscular. Si pasas varias horas estudiando dirás que has trabajado mucho, pero este trabajo intelectual no es trabajodesde el punto de vista de la ciencia.
Tampoco debemos confundir el trabajo con el esfuerzo muscular o el cansancio que este esfuerzo supone. Si una persona empuja un armario y no consigue moverlo, a pesar de su esfuerzo no realiza trabajo.
En física la palabra trabajo tiene un significado más preciso: cuando sobre un cuerpo se ejerce una fuerza y por efecto de ella el cuerpo se desplaza, se diceque la fuerza ha realizado trabajo.
Se realiza un trabajo al elevar verticalmente un cuerpo o arrastrar un carrito sobre una superficie horizontal (figura 1). El trabajo es una magnitud escalar, que la determina el valor numérico que indica su medida.

Si la fuerza (que se supone constante) y el desplazamiento tienen la misma dirección y sentido, el trabajo (W) se obtiene multiplicando el valor dela fuerza (F) y el desplazamiento (d):

W = F · d

Si la fuerza y el desplazamiento forman un ángulo a (figura 2), la fuerza efectiva no es la aplicada F, sino su componente en la dirección del camino recorrido (F · cos a). En este caso general, el trabajo que realiza la fuerza es:

W = F · d· cos a.



De la definición de trabajo podemos deducir consecuencias de interés. Por ejemplo:
• El trabajoes nulo si no hay desplazamiento. Es decir, cuando aplicamos una fuerza a un cuerpo, pero no lo movemos, como d = 0,

W = F · 0 · cos a = 0, no realizamos trabajo.

• El trabajo es máximo cuando la fuerza y el desplazamiento coinciden en dirección y sentido. En este caso el ángulo que forman es igual a cero y el valor del coseno es la unidad,

por tanto: W = F · d· cos 0 = F · d.

• El trabajoes nulo cuando fuerza y desplazamiento tienen direcciones perpendiculares.
En efecto, si a = 90° su coseno es cero y W = F · d · 0 = 0.

• Si el ángulo a es mayor de 90°, el valor del coseno es menor que la unidad y el trabajo es negativo. El caso de las fuerzas de rozamiento que actúan siempre en sentido contrario al movimiento (a = 180°), realizan un trabajo negativo. Cuando el trabajo tienesigno negativo se lo suele denominar trabajo resistente (no contribuyen al desplazamiento), y se reserva el nombre de trabajo motor para los otros casos.

UNIDADES DE TRABAJO

Según la definición de trabajo, obtendremos su unidad como el producto de la unidad de fuerza por la unidad de desplazamiento.
En el Sistema Internacional la unidad se denomina joule (J) en honor del físico británico JamesPrescott Joule (1818-1889).
Un joule o julio es el trabajo que realiza la fuerza de un newton al producir un desplazamiento de un metro en la misma dirección y sentido de la fuerza: 1 J = 1 N · 1 m.

CONCEPTO DE POTENCIA MECANICA

Es evidente que la eficacia con que se efectúa un trabajo físico dependerá de la rapidez con que se realice, por tanto, la magnitud que mida la eficacia ha de tener encuenta el tiempo empleado. Para contabilizar al mismo tiempo las dos magnitudes, trabajo realizado y tiempo empleado, introducimos la magnitud potencia mecánica.
Potencia mecánica es el trabajo realizado por unidad de tiempo, o sea, el cociente entre el trabajo hecho y el tiempo empleado:






ENERGIA

Todos tenemos una idea de qué es la energía. Podemos oír frases como «necesita energía para jugaral fútbol», «el petróleo es una fuente de energía», «la energía es necesaria para vivir», «la energía eléctrica», etc. Todas estas frases sobre la energía son, en cierta manera, ciertas, y nos muestran que hay muchos fenómenos en los cuales está relacionada.
La física actual no sabe qué es la energía, la supone el origen de todos los fenómenos, pero desconoce su naturaleza. Sin embargo, sí...