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Trabajo

DEFINICIÓN DE TRABAJO: El trabajo delta w realizado por una fuerza F que actúa sobre un objeto, cuando el objeto se mueve a través de un deslizamiento pequeño delta s es:

Fs = componente de la fuerza en dirección del desplazamiento. El trabajo es una cantidad escalar Trabajo = Fuerza x distancia

Concepto de trabajo

Se denomina trabajo infinitesimal, al producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento.

Donde Ft es la componente de la fuerza a lo largo del desplazamiento, ds es el módulo del vector desplazamiento dr, y q el ángulo que forma el vector fuerza con el vector desplazamiento.

El trabajo total a lo largo de la trayectoria entre los puntos A y B es la suma de todos los trabajos infinitesimales

Trabajo realizado por una fuerza constante.

En mecánica clásica, el trabajo que realiza una fuerza se define como el producto de ésta por el camino que recorre su punto de aplicación y por el coseno del ángulo que forman la una con el otro. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra

$\ W$ (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidades. Matemáticamente lo expresamos en la forma:

$W= F s\cos\alpha \,$

Donde W es el trabajo mecánico, F es la magnitud de la fuerza, s es la magnitud del desplazamiento y α es el ángulo que forman entre sí la fuerza y el desplazamiento. Cuando una fuerza es perpendicular al desplazamiento del cuerpo sobre el que se aplica, dicha fuerza no realiza trabajo alguno. Las unidades de trabajo en el Sistema Internacional son los julios (J).

1 julio es el trabajo realizado por una fuerza de 1 N en un desplazamiento de 1 m, y su nombre fue elegido en honor del físico inglés James Prescott Joule (1818-1889), que estudió la naturaleza del calor y descubrió su relación con el trabajo.

La integral que aparece en la definición anterior se denomina integral de línea y se calcula a lo largo de la trayectoria especificada (C). La razón de especificar la trayectoria a lo largo de la cual se calcula el trabajo es que, en general, el trabajo de una fuerza es distinto dependiendo de la trayectoria que describe la partícula cuando se desplaza desde su posición inicial A hasta la posición final B.

TRABAJO

Símbolo Descripción Unidades

W Trabajo J

Fs = componente de la feruza en direccion del desplazamiento. El trabajo es una cantidad escalar Trabajo = Fuerza x distancia

$W= F s\cos\alpha \,$

Símbolo Descripción Unidades

EP Energía potencial J

POTENCIA

Símbolo Descripción Unidades

EP Energía potencial J

Sistema Internacional (SI):

Vatio, (W):

Sistema inglés:

caballo de fuerza o de potencia, horsepower en inglés, (hp)

1 HP = 550 ft·lb/s
1 HP = 745,7 871 582 240 22 W
Sistema técnico de unidades:

kilográmetro por segundo, (kgm/s)

1 kgm/s = 9,806215 W

potencia

Es la velocidad en la realización del trabajo o en el uso de la energía, que numéricamente son lo mismo. Si Ud produce 100 julios de trabajo en un segundo (usando 100 julios de energía), la potencia es de 100 vatios.

Energía potencial

La energía potencial es la energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra

La energía potencial puede presentarse como energía potencial gravitatoria, energía potencial electrostática, y energía potencial elástica.

Más rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones). Cuando la energía potencial está asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A.

También energía potencial es aquella que tiene un cuerpo debido a su posición en un determinado momento. Por ejemplo un cuerpo que se encuentra a una cierta altura puede caer y provocar un trabajo o un resorte comprimido o estirado puede mover un cuerpo también produciendo trabajo. La energía potencial la consideramos como la suma de las energías potencial gravitatoria y potencial elástica, por lo tanto: Ep = Epg + Epe

Energía potencial gravitatoria (Epg)

Es la que tienen los cuerpos debido a la gravedad de la tierra. Se calcula multiplicando el peso por la altura. Se suele considerar que a una altura cero la Epg es cero, por lo tanto se calcula como: Epg = P h Epg = m g h P = Peso h = Altura m = Masa g = Aceleración de la gravedad Epg = Energía potencial gravitatoria