TRABAJO MECÁNICO

 

 

 

 

TRABAJO MECÁNICO REALIZADO POR UNA FUERZA CONSTANTE

En mecánica clásica, el trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a la energía necesaria para desplazar este cuerpo. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía, esto es en julio o joule (J) en el Sistema Internacional de Unidades.

Matemáticamente se expresa como el producto escalar de la fuerza por el desplazamiento: 

 

 

Tabajo realizado por una fuerza constante.



 

 

De acuerdo a la ecuación anterior, se pueden obtener los siguientes conclusiones:

a) Si α = 0º, es decir, si la fuerza o una componente de la fuerza, es paralela al movimiento, entonces el trabajo será: W = Fd cos 0º = F d;

b) si α = 90º, es decir, si la fuerza o una componente de la fuerza es perpendicular al movimiento, 

W = Fd cos90º = Fd(0) = 0; no se realiza trabajo;
c) Si la fuerza aplicada sobre el cuerpo no lo mueve, no realiza trabajo ya que el desplazamiento es cero;
d) Si 0 < α < 90º, es decir, si la fuerza tiene una componente en la misma dirección del desplazamiento, el trabajo es positivo (trabajo motriz);
e) si 90º < α < 180º, es decir, si la fuerza tiene una componente opuesta a la dirección del desplazamiento, el trabajo es negativo (trabajo resistente). Por ejemplo la fuerza de rozamiento hace un trabajo resistente sobre el cuerpo.

 

 

FÓRMULA:

 

La fórmula que te permite calcular el trabajo mecánico efectuado al desplazar un cuerpo es: 

 

 

Donde:

W = trabajo mecánico medido en Joules J.

F = fuerza medida en N.

d = distancia medida en m.

Algo importante a tener en cuenta es que el trabajo mecánico puede ser:

• positivo,
• nulo,
• negativo.

POR EJEMPLO:

Calcula el trabajo realizado por una persona para desplazar una heladera una distancia de 2 m,  aplicando una fuerza de 50 N.  
Lees el problema y extraes datos e incógnita:
d = 2 m.
F = 50 N.

W = ?.
Eliges la fórmula que te permite calcular la incógnita a partir de tus datos:
W  =  F . d
Reemplazas los datos en la fórmula:
W = 50 N . 2 m.
Calculas el resultado numérico y colocas la unidad en que se mide el trabajo mecánico:
W = 100 J.
El trabajo mecánico que realiza  la persona es de 100 J. 

 

 

No se realiza trabajo mecánico cuando la dirección de la fuerza aplicada es perpendicular a la dirección en que ocurre el movimiento del cuerpo.

  

 

  La dirección vertical  en que se aplica la fuerza  es perpendicular  con la dirección horizontal del desplazamiento de la bandeja. La persona realiza un trabajo mecánico nulo.

 

Por ejemplo, cuando elevas una silla a una cierta altura y te mueves hacia adelante, la fuerza la realizas en dirección vertical y el movimiento es en dirección horizontal. Por lo tanto se considera que no has realizado trabajo mecánico.
Es decir    W = 0 J 
Tampoco se realiza trabajo mecánico si se aplica una fuerza a un cuerpo y este no se desplaza.
Por ejemplo:
Cuando aplicas fuerza de 150 N a una pared y esta no se desplaza. Calcula que cantidad de trabajo mecánico realizaste.
Lees el problema y extraes datos e incógnita:
d = 0 m.
F = 150 N.

W = ?.
Eliges la fórmula que te permite calcular la incógnita a partir de tus datos:
W  =  F . d.
Reemplazas los datos en la fórmula:
W = 150 N . 0 m. 
Calculas el resultado numérico y colocas la unidad en que se mide el trabajo mecánico:
W = 0 J.
El trabajo mecánico que realizas es de 0 J.

 

 

 Cuando la fuerza aplicada al cuerpo actúa en forma contraria al movimiento del mismo se considera que se realiza un trabajo mecánico negativo.

  

 

Tanto la fuerza como el desplazamiento se realizan en dirección horizontal, pero en sentido contrario. La persona realiza un trabajo mecánico negativo.

 

 Por ejemplo:
Calcula el trabajo realizado por una persona para tratar de detener un auto que cae por una pendiente una distancia de 2 m,  aplicando una fuerza de 50 N.  
Lees el problema y extraes datos e incógnita:
d = 2 m.
F = 50 N.

W = ?.
Eliges la fórmula que te permite calcular la incógnita a partir de tus datos.
W  =  F . d.
Reemplazas los datos en la fórmula:
W = 50 N . 2 m. 
Calculas el resultado numérico y colocas la unidad en que se mide el trabajo mecánico:
W = 100 J.
Pero tienes en cuenta que la fuerza aplicada al cuerpo actúa en forma contraria a su movimiento.
Por lo tanto se realiza un trabajo mecánico negativo:
W = - 100 J
La persona realizó un trabajo mecánico de -100 J para tratar de detener al auto.



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