TRABAJO MECANICO. En física la palabra trabajo no tiene el mismo significado que en el lenguaje cotidiano. Por ejemplo, cuando

sostenemos una maleta estamos realizando un esfuerzo, pero no realizamos trabajo.

¿Qué es el trabajo?

Se define trabajo (W) como el producto de la fuerza aplicada (F) por la distancia (s) que

recorre esa fuerza en su misma dirección:

W = F · s

El trabajo es el producto de la fuerza aplicada por la distancia recorrida

Para que exista trabajo, desde el punto de vista físico, deben cumplirse dos condiciones:

Que se ejerza una fuerza.

Que esta se realice a lo largo de un desplazamiento que no sea perpendicular a la fuerza.

Cuando la fuerza que se realiza tiene la misma dirección y sentido que el desplazamiento, el trabajo es

positivo:

W = F · s Si esta fuerza tiene la misma dirección que el desplazamiento, pero sentido opuesto, su valor es negativo:

W = -F · s Si la fuerza es perpendicular al desplazamiento, el valor del trabajo es nulo:

W = 0

El trabajo depende del valor de la fuerza, del desplazamiento del cuerpo y de la dirección o

ángulo que forme la fuerza aplicada con el desplazamiento.

Si la fuerza forma un ángulo comprendido entre 0° y 90°, el trabajo es positivo y varía desde

su valor máximo (0°) hasta 0 (90°).

Si el ángulo está comprendido entre 90° y 180°, el trabajo es negativo y varía entre 0 y el

mayor valor negativo.

De forma general se puede expresar el trabajo en función del ángulo que forma la fuerza con

el desplazamiento utilizando la función trigonométrica coseno de un ángulo (cos α):

W = F · s · cos α

La unidad de trabajo en el Sistema Internacional (SI) es el julio ( J)· Un julio es el trabajo

necesario para trasladar una fuerza de 1 N un espacio de 1 m.

1 J = 1 N · 1 m

Evidentemente, al ser el trabajo un intercambio de energía mecánica, las unidades de trabajo

son las mismas que las de energía.

TRABAJO MECÁNICO. Es la transmisión del movimiento ordenado, de un participante a otro con

superación de la resistencia.

Matemáticamente “El trabajo es igual al producto del desplazamiento por la componen te de la fuerza a lo

largo del desplazamiento.

WF AB = (F cos ) d F

A B

Casos.

a. Si la fuerza está en sentido del movimiento, el trabajo es WFAB = (F cos0º) d o W

FAB = Fd

b. Si la fuerza es perpendicular al movimiento, el trabajo es: W

FAB = (F cos 90º) d . W

FAB = 0

c. Si la fuerza está en sentido contrario al movimiento el trabajo esw: WFAB = (Fcos 180º) d

WFAB = - Fd

F

d

F sen

F cos

Unidades del trabajo en el SI: Joule (J), además existe unidades adicionales al Joule:

A- Sistema Absoluto

F d W

CGS MKS FPS

Dina Newton Poundal

Cm M Pie

Ergios Joule Poundal.pie

B. Sistema gravitatorio

F d W

CGS MKS FPS

g Kg lb

Cm M Pie

- cm

- m

- pie

Equivalencias. 1 Joule = 107 ergios = 0,102 -m 1 -m = 9,8 Joule 1 lb-pie = 32,2 Poundal-pie

POTENCIA

En física, potencia (símbolo P)1 es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo.

Si ΔW es la cantidad de trabajo realizado durante un intervalo de tiempo de duración Δt,

la potencia media durante ese intervalo está dada por la relación:

La potencia instantánea es el valor límite de la potencia media cuando el intervalo de

tiempo Δt se aproxima a cero.

Donde

P = potencia W = trabajo t = Tiempo V = velocidad F = Fuerza

P = pero: W = Fd . Luego P = P = FV Si V = cte.

Unidad de potencia en SI: Watt o Vatio

Sistema absoluto.

FW t P

CGS MKS FPS

Ergios Joule Poundal.Pie

S S S

Ergios/s Watts Poundal.pie

Sistema gravitatorio

W T P

CGS MKS FPS

g.cm kg.m lb.pie

s

g.cm/s kg.m/s lb.pie/s

Unidades comerciales.

CV = Caballo de Vapor H:P = Caballo Fuerza kw = kilowatt.

Equivalencias.

1kw = 1000 Watts 1 CV = 735 Watts = 75 Kg.m/s 1 HP = 746 Watts = 550 lb.pie/s

1Watt = 0,102 kg.m/s

Unidad especial de trabajo 1kw-h = 3,6 x 106 Joule = kilowatt Hora.

Eficiencia o Rendimiento (n). Es aquel factor que nos indica el máximo rendimiento de una

máquina o es el grado de perfección alcanzado por una máquina.

La potencia que genera una máquina no es transformada en su totalidad en la que la persona desea ,

sino que una parte del total se utiliza dentro de una máquina, generalmente se comprueba mediante el

calor disipado. n =

PE = PU + PP

ENERGÍA.

En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y

economía, «energía» se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para

extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico.

La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza.

La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo.

La energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de agua mediante la corriente eléctrica.

La energía es una magnitud cuya unidad de medida en el S.I. es el julio (J).

Energía cinética de una partícula

La energía cinética depende del movimiento relativo de un cuerpo con respecto a un sistema

de referencia, será por lo tanto Energía Relativa. donde m es la masa y v es

la velocidad del cuerpo. Se considera la consecuencia de la acción de una fuerza, por que

cuando una fuerza externa actúa sobre una partícula o un sistema de partículas en equilibrio

produce un cambio en la energía cinética.

En mecánica clásica la energía cinética se puede calcular a partir de la ecuación del trabajo y la

expresión de una fuerza F dada por la segunda ley de Newton:

ENERTGIA POTENCIAL

Se conoce como energía potencial a la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo de

acuerdo a la configuración que tenga en el sistema de cuerpos que ejercen Fuerzas entre sí. En otras

palabras, la energía potencial es la energía que es capaz de generar un trabajo como consecuencia de la

posición del cuerpo.

Definición de energía mecánica.

La energía mecánica es la parte de la física que estudia el equilibrio y el movimiento de los cuerpos

sometidos a la acción de fuerzas.

Hace referencia a las energías cinética y potencial.

Energía cinética.

Se define como la energía asociada al movimiento. Ésta energía depende de la masa y de la velocidad

según la ecuación:

Ec = ½ m . v2

Con lo cual un cuerpo de masa m que lleva una velocidad v posee energía.

Energía potencial.

Se define como la energía determinada por la posición de los cuerpos. Esta energía depende de la

altura y el peso del cuerpo según la ecuación:

Ep = m . g . h = P . h

Con lo cual un cuerpo de masa m situado a una altura h (se da por hecho que se encuentra en un

planeta por lo que existe aceleración gravitatoria) posee energía. Debido a que esta energía depende

de la posición del cuerpo con respecto al centro del planeta se la llama energía potencial gravitatoria.

Tipos de energía potencial.

Elástica: la que posee un muelle estirado o comprimido.

Química: la que posee un combustible, capaz de liberar calor.

Eléctrica: la que posee un condensador cargado, capaz de encender una lámpara.

En algunas ocasiones un cuerpo puede tener ambas energías como por ejemplo la piedra que cae

desde un edificio: tiene energía potencial porque tiene peso y está a una altura y al pasar los segundos

la irá perdiendo (disminuye la altura) y posee energía cinética porque al caer lleva velocidad, que

cada vez irá aumentando gracias a la aceleración de la gravedad.

Las energías cinética y potencial se transforman entre sí, su suma se denomina energía mecánica y en

determinadas condiciones permanece constante.

Demostración de la ecuación de la energía mecánica.

Se define energía mecánica como la suma de sus energías cinética y potencial de un cuerpo:

Em = ½ m . v2 + m . g . h

Para demostrar esto hay que conocer la segunda ley de Newton:

F = m . a

Siendo F la fuerza total que actúa sobre el cuerpo, m la masa y a la aceleración.

También se debe saber la cinemática relacionada con posición en cuerpos con aceleración y una de

sus fórmulas que lo demuestran

vf2 = vo

2 + 2 . a . Δx

EM = Ek + Ep

PRINCIPIO DE LA CONSERVACION DE LA ENERGÍA. “La energía no se crea ni se destruye

solo se transforma”

Conservación de la Energía Mecánica. Cuando las fuerzas que actúan en un cuerpo son

conservativas, l<a energía mecánica del cuerpo permanece constante.

Ema = EMb =EMc = cte.

Formula de trabajo Energía.

Ekf = Energía cinética final Eko = Energía cinética inicial.

EPf = Energía potencial final EPo = Energía potencial inicial.