los animales


TRABAJO Y ENERGÍA

 
TRABAJO
 
Una fuerza F, produce un trabajo W, cuando tal fuerza se aplica sobre un cuerpo logrando que éste se desplace, una distancia X.
 

 
En la gráfica anterior, el trabajo que genera movimiento sobre la caja es igual a:
W = F X cos 
 
En donde,es el ángulo que forma la fuerza F con el desplazamiento X. La unidad de trabajo es: de fuerza pordesplazamiento. Newton por metro (N m), o dina por centímetro (dn cm), debido a que  es adimensional.
1J = 1 N. 1 m pasándolo a ergios:
1J = 100 000dn 100cm
1J = 10 000 000 gr cm
1J = 107 dinas
1 ergio = 1dn 1cm pasando a Joules
1 ergio = 1 / 100 000 N 1/ 100 m
1 ergio = 1 / 10 000 000 N m
1 ergio = 10 -7 N m
Ejemplo:
Se aplica una fuerza de 150 N, sobre un sofá que tiene una masa de 50 kg,por medio de una cuerda paralela a la superficie, logrando un desplazamiento de 1 200 cm.

 
Calcular el trabajo realizado por la fuerza aplicada. F = 150 N X = 1200 cm = 12 m (todas las unidades deben estar en el mismo sistema):
= 0°
W = F x cos
W = 150 N 12 m cos 0°
W = 1 800 J
 
En este caso, el trabajo es máximo, pues toma su mayor valor para realizar un mismo trabajoutilizando menos fuerza, se debe buscar que la fuerza y el desplazamiento sean paralelos.

Calcular el trabajo efectuado por la fuerza de rozamiento con un coeficiente 0.4
F = 150 N X = 1200 cm = 12 m (todas las unidades deben estar en el mismo sistema).
F = 150 N X = 1200 cm = 12 m.
= 180°;
m= 0.4
W = F x cos
En este caso, F es la fuerza de rozamiento  fr = N para el caso N = mg yel ángulo es de 180°.
W = fr X cos 
W = N cos 
W = mg cos 
W= 0,4 50kg. 9,8 m/s2 cos 
W = -196 J
El trabajo es negativo porque se opone al movimiento que produce la fuerza aplicada.
 

Calcular el trabajo total sobre la carreta. Si el trabajo de la fuerza aplicada es de 1 800 J y el trabajo de la fuerza de rozamiento es de 196 J.


 
El trabajo total es igual a la suma detodos los trabajos que se aplican en la carretilla.
Entonces es igual al trabajo de la fuerza aplicada, más el trabajo de la fuerza de rozamiento.
WAT = Wa + Wr
WT = 1800J - 196J
WT = 1604J
 

Calcular el trabajo efectuado por la fuerza aplicada, cuando la cuerda forma un ángulo de 30°.

 
F = 150 N X = 1200 cm = 12 m todas las unidades deben estar en el mismo sistema.
= 30°;
W = F X cos
W = 150 N 12m cos30°
W = 1558,8 J
 

Calcular el trabajo total efectuado, considerando el hecho que la carretilla vuelve al lugar de donde partió (se toman las condiciones del primer ejercicio).
Se calcula primero el trabajo de ida: F = 150 N X = 1200 cm = 12 m (todas las unidades deben estar en el mismo sistema).
= 0 °
W = F X cos 
W = 150N 12m cos 0°W = 1800 J
 
Ahora, el trabajo de venida (en este caso el desplazamiento X es negativo, pues va en sentido contrario al inicial). F = 150 N X = -1200 cm = -12 m (todas las unidades deben estar en el mismo sistema).
= 0°
W = F X cos 
W = 150N -12m cos 0°
W = -1800 J
Considerando el enunciado del tercer ejercicio, el trabajo total es:
WT = Wida +W venida
WT = 1800 J -1800 J
WT= 0 J

 Veamos algunos ejemplos:

 
Una persona que suba y baje una pesa no efectúa trabajo, lo mismo sucede cuando se anda cargando un maletín (en el primer caso debido a que el desplazamiento es cero y en el segundo caso por que el ángulo que forma la fuerza y el desplazamiento es de 90°), recuerde que cos 90° = 0.
 
 

 POTENCIA
Como potencia se entiende la capacidad que posee uncuerpo o máquina para realizar un trabajo en un determinado tiempo.
Por ejemplo: dos personas que realizan un mismo trabajo, pero una utiliza el doble de tiempo que emplea la otra.
De acuerdo con lo anterior, la persona que realiza dicho trabajo en menor tiempo, es la que aplica una mayor potencia. Y se puede deducir que a menor tiempo mayor potencia, entonces, existe una relación inversamente...