Fisica

TRABAJO Y ENERGIA

Trabajo de una fuerza.

Imaginate un cuerpo que es empujado por una fuerza F. Por ejemplo, podría ser un carrito de supermercado. La fuerza lo empuja y el carrito recorre una cierta distancia d.

¿ Quien empuja el carrito ?
Rta : No importa. Alguien. Una fuerza efe. Podrías ser vos con la mano, por ejemplo.
Ahora, repito, quiero que te imagines que bajo la acción deesta fuerza el cochecito recorre una distancia d.

Durante todo el trayecto F se mantiene constante y el carrito va acelerando.
El trabajo que realizó la fuerza efe al moverse la distancia d se calcula haciendo la cuenta efe por de. ( Esto es una definición ). Es decir:

L = F . d

Al trabajo realizado por una fuerza se lo suele poner conla letra L.
Dicen que esta L viene de “ Laborum “ .

No recuadres esta fórmula. No es la ecuación definitiva que usamos para calcular el trabajo realizado por una fuerza. Esta definición vale cuando la fuerza se mueve en la misma dirección del desplazamiento.
Pero podría pasar que la fuerza esté inclinada con respecto a la distancia d.
Fijate:

Lo que hago en este caso es descomponer a Fen dos direcciones: una así (, y otra así (.
Veamos. Analicemos cuánto valen las componentes de la fuerza F si esta fuerza forma un ángulo alfa con la distancia d.

La fuerza así ( NO realiza trabajo. El cuerpo no se mueve en la dirección vertical. ( No se levanta del piso ).

La componente que va así ( SÍ hace trabajo, porque recorre la distancia d.
Como estacomponente vale F ( cos α, el trabajo que realiza vale:

O, lo que es lo mismo:

Atento. Esta es la hiper-archiconocida expresión que da el trabajo realizado por una fuerza efe. En esta fórmula F es la fuerza que actúa, d es la distancia que recorre y alfa ( MUY IMPORTANTE ) es el ángulo formado por la fuerza y la distancia d.

Ahora, fijate esto. La distancia d da la dirección dedesplazamiento.
Quiero decir, d apunta para donde se está moviendo el cuerpo.
Dicho de otra manera, la distancia d es un vector.
Este vector d siempre apunta para donde va la velocidad.
Entonces, aprendete esta conclusión que es muy importante:

¿ EN QUÉ SE MIDE EL TRABAJO DE UNA FUERZA ?

El trabajo es F por d, de manera que L se medirá en unidades de Fuerza por unidades de distancia.
Lafuerza la pongo siempre en Kilogramos fuerza o en Newton. La distancia la puedo poner en metros. Así que las unidades de trabajo que más se usan son:

[ L] ’ Kgf ( m ( Kilográmetro.

[ L] ’ N ( m ( Joule.

Como 1 Kilogramo fuerza son 9,8 Newton, 1 Kilográmetro equivaldrá a 9,8Joule.

¿ Qué tan grande es un trabajo de 1 joule en la vida real ?

Bueno, 1 Joule es el trabajo que realiza una fuerza de 1 Newton cuando se desplaza 1 metro. Como 1 N son más o menos 0,1 kilogramos fuerza, si vos tenés algo que pese 100 gramos y lo elevás a 1 m de altura, el trabajo que realizaste vale 1 Joule.

En la práctica una calculadora pesa mas o menos 100 gramos. Entonces allevantar una calculadora a una altura de 1 metro, estás haciendo un trabajo aproximado de 1 Joule.

ALGUNAS ACLARACIONES ( Leer )

* La fuerza es un vector. De manera que daría la impresión de que el producto F.d
también tendría que ser un vector. Sin embargo el trabajo no es un vector.
El trabajo de una fuerza no apunta para ningún lado.
L no tiene ni dirección, ni sentido, nimódulo ni nada de eso.
No puedo explicarte por qué esto es así. Por ahora tomalo como que es así.
Repito, el trabajo de una fuerza NO es un vector. Es un escalar.

* Sólo puede haber L cuando una fuerza se mueve. Una fuerza quieta no puede
realizar trabajo.

* Hay fuerzas que no realizan trabajo aún cuando se estén moviendo. Es el caso
de las fuerzas que se trasladan en forma...