Trabajo de una fuerza

INTRODUCCIÓN
Dada una partícula sobre la cual actúa una fuerza F, podemos despejar de esta ecuación la aceleración a y aplicando los principios de cinemática podemos determinar, conociendo a, lavelocidad y la posición de la partícula en cualquier tiempo.
Si la ecuación F=ma y los principios de cinemática se cambian, se puede obtener dos métodos de análisis adicionales, el método de trabajoy energía y el método de impulso o momento o cantidad de movimiento. La ventaja de estos métodos radica en el hecho de que no se hace necesaria la determinación de la aceleración. El método detrabajo y energía relacionada directamente fuerza, masa, velocidad y tiempo.
El método de trabajo y energía lo consideramos primero. Se basa en dos conceptos importantes, el concepto de trabajo de unafuerza y el concepto de energía cinética de una partícula.
5.1. TRABAJO DE UNA FUERZA
En primer lugar definiremos os términos desplazamiento y trabajo como es lo acostumbrado en mecánica.Consideremos una partícula que se mueve de un punto A a un punto vecino A’ (fig. 3.1.). Si denotamos el vector de posición corespo0ndiente al punto A como r, el pequeño vector que un a A y A’ se puededenotar por el diferencial dr; el vector dr se llama el desplazamiento de la partícula. El trabajo de la fuerza F correspondiente al desplazamiento dr se define como la cantidad:
dU=F ∙dr(3.1)
Que se obtiene mediante el producto escalar de la fuerza F y dr y teniendo en cuenta la definición de producto escalar de dos vectores, escribimos:
dU=F ds cos α (3.1’)Usando la formula (3.30) podemos también expresar el trabajo dU en función de los componentes rectangulares de la fuerza y del desplazamiento:
dU=Fx dx+Fy dy+FZ dz (3.1’’)Siendo un trabajo una cantidad escalar, tiene magnitud y signo pero no dirección. También observamos que el trabajo puede expresarse en unidades tales como libra-pie o libra-pulgada, obtenidas por la...