Trabajo y energia

Física – Trabajo/Energía

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Trabajo y Energía
Herramientas procedimentales
Trabajo de una fuerza.
Una manera de entender qué es una fuerza es pensar en una cañita voladora. Lo que quiero decir es:

O sea, como si fuera una especie de carrito a chorro o algo por el estilo. E l considerar que la
fuerza F está generada por la acción de la cañita voladora hace que elasunto se entienda mejor.
Ahora, con esta idea en la cabeza, queremos que te imagines que bajo la acción de esta 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 F por d. (Esto es una
definición). Al trabajo realizado por unafuerza se lo suele poner con la letra T (de Trabajo) o la letra
W (Del inglés Work) (Nota: generalmente emplearemos W dado que venimos empleando la letra T
para denotar la fuerza Tensión). Así, nos queda:
W = F.d
Trabajo de la fuerza F.
Esto 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. Porejemplo:

Lo que hacemos en este caso es descomponer a la fuerza F en dos direcciones: una así →, y
otra así ↑. Veamos. Si F forma un ángulo α con la distancia d tenemos:

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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, porquerecorre la distancia d. Como esta
componente vale F ⋅ cos α, el trabajo que realiza vale:
O, lo que es lo mismo:

W = F . d . cos 
Atenti!. Esta es la hiper-archifamosa expresión que da el trabajo realizado por una fuerza F.
En esta fórmula F es la fuerza que actúa, d es la distancia que recorre y el ángulo α (alfa) (MUY
IMPORTANTE), que es el ángulo formado entre la fuerza F y la distancia d.Ahora, observá esto. La distancia d da la dirección de desplazamiento. Quiero decir, d
apunta para donde se está moviendo el cuerpo. Dicho de otra manera, la distancia d es un vector (el
vector desplazamiento). Este vector d siempre apunta para el lado donde va la velocidad. Entonces,
vale la pena que recuerden esta conclusión muy importante:
El ángulo alfa que va en la fórmula W = F. d .cos es el ángulo formado entre la fuerza y el
desplazamiento d. esto es lo mismo que decir que alfa es el ángulo entre la fuerza y el vector
velocidad que tiene el cuerpo.

¿EN QUÉ SE MIDE EL TRABAJO DE UNA FUERZA?
El trabajo es F por d, de manera que se medirá en unidades de Fuerza por unidades de
distancia. La fuerza la ponemos siempre en Newton (Sistema MKS), rara vez en Kilogramo fuerza.La
distancia la ponemos en metros. Así que las unidades de trabajo que más se usan son:
Como 1 Kilogramo fuerza son 10 Newton, 1 Kilográmetro equivaldrá a 10 Joule.

¿Qué tan grande es un trabajo de 1 joule en la realidad real?
Bueno, 1 Joule es el trabajo que realiza una fuerza de 1 Newton cuando se desplaza 1 metro.
Como 1 N son aproximadamente 0,1 kilogramos fuerza, si tenés algo que pese100 gramos y
lo levantas hasta una altura de 1 m, el trabajo W que realizaste es 1 Joule.

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En la práctica al levantar una calculadora a una altura de 1 metro, estás haciendo un trabajo
aproximado de 1 Joule.

ALGUNAS ACLARACIONES ( Ver! )
La fuerza es un vector, sin embargo el trabajo no es un vector. No tiene dirección, sentido,módulo ni nada de eso.
Sólo puede haber W cuando una fuerza se mueve. Una fuerza que actúa sobre un cuerpo
que queda quieto 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 perpendicular a la trayectoria.

Esto podemos entenderlo viendo que en realidad, F no se está moviendo en la dirección...