Trabajo mecánico

Trabajo mecánico. Concepto: En física, se entiende por trabajo a la cantidad de fuerza multiplicada por la distancia que recorre dicha fuerza. Esta puede ser aplicada a un punto imaginario o a un cuerpo para moverlo.

Trabajo mecánico. Cuando sobre un cuerpo se ejerce una fuerza constante F y el cuerpo realiza el desplazamiento s, en la dirección que actúa la fuerza, con ello se efectúa trabajo, igual al producto de los módulos de la fuerza y el desplazamiento.

Historicismo

El trabajo en el siglo XIX, muchos anos después del descubrimiento de las leyes de movimiento de Newton, apareció como una magnitud en mecánica, producto a la utilización en la humanidad de máquinas y mecanismo. Por tanto al hablar de una máquina en funcionamiento, decimos que trabaja.

Trabajo mecánico

El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra W (del inglés Work) y en algunas bibliografías la podemos encontrar representada con la letra A:

W = Fs ó A = Fs.

Este se expresa en julios o joules (J) , recordarle que en el Sistema Internacional de Unidades se entiende por un julio, el trabajo que realiza una fuerza de 1 N al desplazarse su punto de aplicación a 1 m

1 J = 1 N*m.

Trabajo realizados por varias fuerzas

En física se ha examinado el trabajo ejecutado por una fuerza dirigida en dirección al movimiento del cuerpo. En semejante caso, este último se mueve con aceleración. Sobre el cuerpo actúa no una, sino varias fuerzas.

En este caso para calcular el trabajo, se tomará en consideración el caso que el cuerpo se encuentra en movimiento rectilíneo y uniforme. En este caso, la suma vectorial de las fuerzas a las que está sometida el cuerpo es nula.

Ejemplo:

1. Durante la elevación de una contenedor o cualquier otra carga con una grúa, sobre ésta actúa la fuerza de tensión del cable, dirigida en sentido del desplazamiento hacia arriba y la fuerza de gravedad, en sentido opuesto al movimiento, o sea, hacia abajo.
2. Durante el desplazamiento de una caja de caudales por el suelo, sobre ella ejercen su efecto la fuerza muscular, con la que el hombre empuja o tira dicha caja, y la fuerza de rozamiento de desplazamiento, dirigida en sentido inverso al movimiento.

Trabajo positivo y negativo

Hemos podidos experimentar en la prácticas que las fuerzas dirigidas en dirección contraria al movimiento, realizan trabajo. La suma vectorial de las fuerzas aplicada al cuerpo es igual a cero, todo debe transcurrir como si sobre él no actuara fuerza alguna. Por ende la suma del trabajo de todas las fuerzas, a la que es sometido el cuerpo, debe ser nulo también.

Se desprende de aquí que las fuerzas dirigidas en sentido contrario al desplazamiento realizan asimismo trabajo, lo único que éste tiene el signo contrario al del trabajo realizado por la fuerza dirigida en sentido del movimiento del cuerpo. Por ende, el trabajo puedes ser tanto positivo, como negativo.

Consideraciones a tener en cuenta:

• El trabajo cuando las direcciones de la fuerza y el desplazamiento del cuerpo coinciden es positivo.

• El trabajo realizado por una fuerza de dirección contraria al desplazamiento del cuerpo es negativo.

Si se retoma el ejemplo uno se puede mostrar que en ese caso, la fuerza de gravedad efectúa trabajo negativo.

Trabajo realizado bajo cierto ángulo

En la práctica se pueden encontrar muchos casos donde la dirección de la fuerza puede también no coincidir con la del desplazamiento.

Por ejemplo, un carrito de carga de los puerto deslizándose por una superficie horizontal, la fuerza, aplicada a él, esta dirigida formando ángulo & al horizonte. En estos caso para calcular el trabajo que ejecuta la fuerza F, si el desplazamiento del trineo es igual a s.

Ahí que representar la fuerza F como la suma de dos fuerzas: F1 y F2 . Como en sentido vertical el desplazamiento del carrito es nulo, el trabajo de la fuerza F2 es igual a cero. Por esa causa, el trabajo de la fuerza F sólo será igual al de F1:

Donde: W ó A = F1s

Por lo tanto. El trabajo es igual al producto de la fuerza por la distancia y por el coseno del ángulo que existe entre la dirección de la fuerza y la dirección que recorre el carrito que se mueve.

Se muestra que: F = F1cos&, por tanto

W ó A = F1cos&s

Para calcularse el trabajo, que una fuerza constante realiza, es igual al producto de los módulos de la fuerza y el desplazamiento, multiplicado por el coseno del ángulo entre los vectores de la fuerza y el desplazamiento.

Fuentes

• I.K. KikóinI y A.K. Kikóin :Física 1.Editorial MIR Moscú. 1989.
• Raúl Portuondo Duany y Mendel Pérez Quintana: Mecánica Editorial. Habana-Cuba. 1982.