Trabajo realizado
El concepto de trabajo en física está mucho más definido que el uso común de la palabra. El trabajo se realiza sobre un objeto cuando una fuerza aplicada lo hace recorrer una distancia. En nuestro lenguaje cotidiano, el trabajo se relaciona con el gasto de esfuerzo muscular, pero no es así en el lenguaje de la física. Una persona que sostiene un objeto pesado no realiza ningún trabajo físico porque la fuerza no está moviendo el objeto a través de una distancia. El trabajo, según la definición de la física, se realiza mientras se levanta el objeto pesado, pero no mientras el objeto está inmóvil. Otro ejemplo de ausencia de trabajo es una masa en el extremo de una cuerda que gira en un círculo horizontal sobre una superficie sin fricción. La fuerza centrípeta se dirige hacia el centro del círculo y, por lo tanto, no está moviendo el objeto a través de una distancia; es decir, la fuerza no está en la dirección del movimiento del objeto. (Sin embargo, se realizó trabajo para poner la masa en movimiento). Matemáticamente, el trabajo es W = F – x, donde F es la fuerza aplicada y x es la distancia movida, es decir, el desplazamiento. El trabajo es un escalar. La unidad del SI para el trabajo es el joule (J), que es el newton-metro o kg m/s 2.
Unidad de trabajo
Hemos hablado de cómo encontrar el trabajo realizado sobre una partícula por las fuerzas que actúan sobre ella, pero ¿cómo se manifiesta ese trabajo en el movimiento de la partícula? Según la segunda ley del movimiento de Newton, la suma de todas las fuerzas que actúan sobre una partícula, o la fuerza neta, determina la tasa de cambio del momento de la partícula, o su movimiento. Por lo tanto, debemos considerar el trabajo realizado por todas las fuerzas que actúan sobre una partícula, o el trabajo neto, para ver qué efecto tiene sobre el movimiento de la partícula.
donde sustituimos la velocidad por la derivada temporal del desplazamiento y utilizamos la propiedad conmutativa del producto punto [(Ecuación 2.30)]. Dado que las derivadas e integrales de escalares probablemente te resulten más familiares en este punto, expresamos el producto punto en términos de coordenadas cartesianas antes de integrar entre dos puntos A y B cualesquiera de la trayectoria de la partícula. Esto nos da el trabajo neto realizado sobre la partícula:
En el paso intermedio, utilizamos el hecho de que el cuadrado de la velocidad es la suma de los cuadrados de sus componentes cartesianas, y en el último paso, utilizamos la definición de la energía cinética de la partícula. Este importante resultado se denomina teorema trabajo-energía ((Figura)).
Energía potencial y trabajo
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TrabajoUn lanzador de béisbol realiza un trabajo positivo sobre la pelota al aplicarle una fuerza a lo largo de la distancia que se desplaza mientras está en su agarre.Símbolos comunesUnidad del SIJulio (J)Otras unidadesPie-libra, ErgEn unidades base del SI1 kg⋅m2⋅s-2Derivaciones de otras cantidadesW = F ⋅ s
En física, el trabajo es la energía que se transfiere a o desde un objeto mediante la aplicación de una fuerza a lo largo de un desplazamiento. En su forma más sencilla, suele representarse como el producto de la fuerza por el desplazamiento. Se dice que una fuerza realiza un trabajo positivo si (cuando se aplica) tiene una componente en la dirección del desplazamiento del punto de aplicación. Una fuerza realiza un trabajo negativo si tiene una componente opuesta a la dirección del desplazamiento en el punto de aplicación de la fuerza[1].
Energía potencial
La energía siempre va a alguna parte, nunca se pierde. A veces es difícil saber a dónde va. Si estás empujando contra una pared sin moverte parece que la energía se pierde porque no te estás moviendo, pero las proteínas del interior de tus músculos se están moviendo y convirtiendo la energía química en calor.
La cuestión es que es fácil desperdiciar energía. Puedo estar fácilmente de pie empujando una pared durante todo un día y desperdiciar mi esfuerzo mientras gasto grandes cantidades de energía en producir la fuerza con la que empujo. No se realiza ningún trabajo útil. Nada de la energía que gasto se convierte en energía útil.
En tu caso, puedes prometer fácilmente un trabajo de entrega realizado, pero si das la vuelta y vuelves a poner el paquete donde empezaste, nadie vendría a decirte que has hecho un trabajo útil. Sólo has desperdiciado el combustible, el tiempo y el esfuerzo. Toda esa energía gastada se pierde en forma de calor u otras cosas; no se gasta como trabajo realizado en el paquete.
Pero si subo un bloque pesado por las escaleras, entonces hago un trabajo útil: muevo algo a otro lugar. Mi esfuerzo no se desperdicia. Claro que se genera mucho calor, que es energía que no se gasta en levantar la piedra. Ese calor se desperdicia y no ayuda a realizar el trabajo. La cantidad de trabajo útil que hice fue la cantidad de energía necesaria para levantar el bloque – cualquier otra energía gastada se desperdicia y no fue útil.
