Trabajo

Es una cantidad escalar igual al producto de las magnitudes de desplazamiento y de la componente de la fuerza en dirección al desplazamiento 

El trabajo, W, de una fuerza aplicada a un cuerpo es igual al producto de la componente de la fuerza en la dirección del movimiento, F_x, por el desplazamiento, s, del cuerpo.

 T = F en eje x * X 

Trabajo es igual a la fuerza en el eje X por el desplazamiento

CONDICIONES PARA QUE SE REALICE UN TRABAJO:

1. Debe haber una fuerza aplicada
2. La fuerza debe actuar a través de cierta distancia llamada DESPLAZAMIENTO
3. La fuerza debe tener una componente a lo largo del desplazamiento

El trabajo desarrolla una fuerza constante que forma con el desplazamiento un angulo dado por:

T = F. d. Cosα

EJEMPLO:

«Cuando la fuerza aplicada es perpendicular al desplazamiento, en esta situación, el trabajo sera cero ya que F en el eje x es igual a cero» 

Esta unidad se denomina joule (J)

1 N * m = 1 Joule (J)

«un joule es igual al trabajo realizado por una fuerza de un newton al mover un objeto a lo largo de una distancia paralela de un metro»

(Fuerza X desplazamiento)

PARA TENER EN CUENTA:

• En la definición de trabajo se incluyen 2 cantidades vectoriales (fuerza y desplazamiento), pero en la ecuación T = F. d. Cosα intervienen únicamente magnitudes de dichas cantidades es decir el trabajo es una CANTIDAD ESCALAR 
• Si una fuerza se aplica a un cuerpo y este no sufre ningún desplazamiento (d=0) el trabajo sera nulo, de modo que si una persona sostiene un objeto sin desplazarlo no estaría realizando ningún trabajo

 

INFLUENCIA DEL ANGULO:

Por ejemplo un cuerpo se desplaza una distancia de 20 m y se somete a la acción de una fuerza 20 N

• La fuerza actúa en el mismo sentido del desplazamiento. En este caso el angulo es 0° y como cos 0°=1 se tiene que

T = 10. 20. Cos 0°

T= 20J

• Si La fuerza es perpendicular al desplazamiento. En este caso cos 90°= 0 no habría trabajo

T = 10. 20. Cos 90°

T= 0

• Si la fuerza actúa en sentido contrario al desplazamiento (es decir actúa con tendencia a retardar el movimiento del cuerpo). En este caso el angulo es de 180° y puesto en cos 180°= -1 se tiene que:

T = 10. 20. Cos 180°

T= -20J

CONSIDERACIONES:

• Cuando un angulo esta comprendido entre 0° y 90° el trabajo es positivo: la fuerza tiende a incrementar el valor de la velocidad del cuerpo
• Cuando un angulo esta comprendido entre 90° y 180° el trabajo es negativo: la fuerza tiende a provocar una disminución de la velocidad
• Cuando el angulo es 90° la fuerza no tiende a incrementar ni a reducir el valor de la velocidad de un cuerpo

 

Su significado geométrico es el área bajo la representación gráfica de la función que relaciona la componente tangencial de la fuerzaF_t, y el desplazamiento s.

TRABAJO NEGATIVO:

El trabajo negativo lo realiza una componente de la fuerza que se opone al desplazamiento real. Por ejemplo si estiramos un resorte el trabajo sobre este es positivo y el trabajo sobre el resorte es negativo cuando este se contrae y nos arrastra.

CONDICIONES GENERALES

• Cuando la fuerza normal se encuentra sobre el plano inclinado no realiza trabajo por que es perpendicular al desplazamiento cos 90 = 0
• Cuando las fuerzas normales al plano están equilibradas la fuerza normal = al peso 

EJEMPLO:

Se empuja un libro 1.20 m sobre una mesa horizontal con una fuerza horizontal de 3.0 N. La fuerza de fricción opuesta es de 0.6 N.

a) ¿Qué trabajo efectúa la fuerza de 3.0 N?

b) ¿Y la fricción?

c) ¿Qué trabajo total se efectúa sobre el libro?

a) La fuerza de 3 N está en dirección al desplazamiento. Entonces:

W = (3.0 N)*(1.20 m) = 3.6 N.m = 3.6 J

b) La fricción también está dirigida hacia el eje x, pero con sentido contrario:

Wf = (- 0.6 N)*(1.20 m) = – 0.72 J

c) El trabajo total está dado por la componente de la fuerza resultante en dirección al movimiento. Las fuerzas que actúan en dirección al movimiento son la de 3.0 N y la fricción:

∑Fx = 3.0 N + (- 0.6 N) = 2.4 N y

Wt = (2.4 N)*(1.2 m) = 2.88 J.

donde Wt es el trabajo total efectuado. Éste resultado es el mismo si se suman los trabajos individuales de cada fuerza que actúa sobre el cuerpo:

Wt = W + Wf = 3.6 J + (- 0.72 J) = 2.88 J

 

TRABAJO NETO: SUMA DE LOS TRABAJOS REALIZADOS 

TRABAJO DE LA FUERZA RESULTANTE : como su nombre lo indica es el trabajo hecho por ua fuerza resultante, suma de los componentes en direccion al desplazamiento con respecto al eje X

Trabajo de la fuerza resultante es = Trabajo neto 

YA QUE EL TRABAJO NETO 

• Es la suma de la totalidad de trabajo realizado  o fuerza resultante X desplazamiento