Trabajo Mecanico

Trabajo Mecanico

Cuando se habla de trabajo, el significado de este en física es muy diferente a la idea de trabajo que se maneja en la vida cotidiana, en física, el trabajo es cuando un objeto es desplazado (∆x) a lo largo de una recta cuando actúa sobre este una fuerza constante (F) que forma un ángulo θ con ∆x, cabe resaltar que aunque se puede escoger cualquier dirección de desplazamiento, se supuso que este desplazamiento en particular se hizo de manera horizontal. Como la fuerza aplicada logro mover el objeto, se dice que la fuerza (F) llevo a cabo un trabajo sobre el objeto.

La definición formal de trabajo es la siguiente:

El trabajo W realizado por una fuerza constante sobre un objeto se define como el producto del componente de fuerza a lo largo de la dirección del desplazamiento y la magnitud del desplazamiento.

La formula qué expresa lo anterior es la siguiente:

Attach:TMformula1.gif Δ

Donde F es la fuerza ejercida al objeto, teta (θ) es el ángulo que está entre la dirección de la fuerza y el desplazamiento, ∆x es el desplazamiento que se llevo a cabo.

Otro punto a resaltar es que esta fórmula no nos proporciona la información del tiempo que se tardo el objeto en hacer el desplazamiento ni la velocidad o la aceleración con la que el objeto realizo el desplazamiento, esto quiere decir que la cantidad de trabajo que realiza una fuerza sobre un objeto es la misma en cualquier intervalo de tiempo.

Como ya se menciona anteriormente en este unidad, el trabajo es un cantidad escalar, es decir no ocupa de una dirección y no ocupa un sentido, la unidad de trabajo son los joule en el sistema internacional y el sistema ingles es la pie-libra.

Si la fuerza aplicada es cero el trabajo es cero, es decir si no se aplica una fuerza sobre un objeto, esta fuerza obviamente no realiza trabajo sobre el objeto, si el objeto esta siendo influenciado por varias fuerzas, el trabajo total realizado por esta fuerza cuando ocurra un desplazamiento del objeto es la suma algebraica del trabajo realizado por cada una de las fuerzas.

Siendo que el trabajo no tiene dirección y sentido, el trabajo puede ser positivo o negativo, el trabajo es positivo cuando el vector que se asocia con F cos⁡θ se encuentra en la misma dirección que el desplazamiento y el trabajo es negativo cuando el vector asociado con F cos⁡θ se encuentra en la dirección contraria al desplazamiento, es decir, el signo del trabajo depende de la dirección del la fuerza (F) con respecto a la dirección del desplazamiento.

Otro punto importante que debe de ser mencionado, cuando una fuerza constante está siendo ejercida sobre un objeto a lo largo de la dirección del desplazamiento, el ángulo es cero de forma que cos⁡ 0 =1, por esta razón la formula se modifica de la siguiente manera:

Attach:TMformula2.gif Δ

Las dos formulas anteriores suponen que la fuerza aplicada es constante en magnitud y dirección.

Trabajo con fuerza variable.

Cuando un objeto es influencia por una fuerza que está constantemente variando en magnitud y dirección, no se pueden aplicar las formulas vistas anteriormente, digamos que una fuerza mueve a un objeto en line recta, pero ocurre una variación de la fuerza que hace que el desplazamiento ya no sea en line recta y se convierta en una curva, si se toma un pequeño intervalo del desplazamiento la formula que se utilizara es la siguiente:

Attach:TMformula3.gif Δ

Ahora si la curva de desplazamiento está dividida en segmentos, para obtener el trabajo total se tendía que realizar una suma del trabajo realizado en cada segmento, es decir:

Attach:TMformula4.gif Δ

Si el desplazamiento de aproxima a cero, el número de de termino en la suma aumenta sin límite y el valor de la suma se aproxima al valor del área bajo la curva, es decir:

El trabajo realizado por una fuerza variable que actúa sobre un objeto que experimenta un desplazamiento es igual al área bajo la grafica de fx contra x.


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