Trabajo

Para llevar a cabo el trabajo sobre un objeto, debe haber una fuerza ejercida sobre el objeto y éste debe moverse en la dirección de la fuerza. La energía es necesaria para hacer el trabajo y la unidad básica de energía del SI es el julio, la cantidad de energía requerida para ejercer una fuerza de 1 Newton a través de una distancia de 1 metro (1 julio = 1 newton metro).

Para el caso especial de una fuerza constante, el trabajo se puede calcular multiplicando la distancia por el componente de la fuerza que actúa en la dirección del movimiento.

Ejemplo de Trabajo

Para llevar a cabo el trabajo sobre un objeto debe haber una fuerza ejercida sobre el objeto y éste debe moverse en la dirección de la fuerza.

Puede entrar datos, para cualquiera de las cantidades de abajo. Cuando se finalice la entrada de datos, haga clic sobre el texto de la cantidad que desee calcular en la ilustración de arriba. Los datos en los tres campos, no se forzarán a ser consistentes, hasta hacer clic sobre la cantidad que desee calcular.

Para el caso especial de una fuerza constante, el trabajo se puede calcular multiplicando la distancia por el componente de la fuerza que actúa en la dirección del movimiento.

Trabajo

Para una fuerza constante F que mueve un objeto en línea recta desde x₁ a x₂ , el trabajo realizado por la fuerza se puede visualizar, como el área abarcada por la línea de fuerza de abajo.

Para un caso mas general de una fuerza variable F(x) la cual es una función de x, el trabajo es aún el área bajo la curva de fuerza, y su expresión viene a ser una integral.

Cuando una Fuerza No Realiza Trabajo

Una fuerza sin movimiento o una fuerza perpendicular al movimiento, no realiza trabajo.

Estos dos ejemplos de fuerzas que no realizan trabajo, son paradójicos. Ciertamente uno se puede sentir fatigado cuando realiza cualquiera de ellos, de modo que ¿como puede decir que no se ha realizado trabajo?.

En el caso de la izquierda, no importa cuán duro o el tiempo que ha empujado, si la caja no se mueve, entonces usted no ha hecho trabajo alguno sobre el cajón. ¡Todavía permanece en el mismo lugar! ¿ Por que se siente fatigado ( así como frutrado, etc.)?. La solución a este dilema se presenta considerando que, cuando los músculos se utilizan para ejercer una fuerza sobre algo, las fibras musculares individuales se encuentran en un proceso continuo de contracción y relajación, para mantener el resultado neto colectivo de una fuerza constante sobre un objeto externo. Esa contracción y relajación muscular, constituye un trabajo interno de su cuerpo. La energía se presenta como el calentamiento en el tejido muscular, pero si la caja no se mueve, aún no existe un trabajo neto sobre la caja.

El ejemplo de la derecha es otra paradoja estándar en la definición de trabajo. Si la caja la está llevando a una velocidad constante, entonces no es necesaria ninguna fuerza neta que para mantener el movimiento. La fuerza ejercida por la persona es una fuerza hacia arriba igual al peso de la caja, y esa fuerza es perpendicular al movimiento. Si no hay movimiento en la dirección de la fuerza, entonces no se realiza ningun trabajo por esa fuerza. Sin embargo, usted seguramente siente que está haciendo un trabajo si lleva una caja pesada. La resolución de la paradoja es similar al primer ejemplo -los músculos deben mantener una tensión adicional para permanecer de pie, bajo el peso de la carga-. Esto requiere una mayor cantidad de contracción y liberación de fibras musculares, y por lo tanto, trabajo interno de nuestro cuerpo. Pero el trabajo realizado sobre la caja es cero, ya que al moverse en línea recta a velocidad constante, su energía permanece siendo la misma.

Hay muchos ejemplos importantes de fuerzas que no realizan trabajo, porque ellas actuan perpendicular al movimiento. En el movimiento circular, la fuerza centrípeta siempre actua en ángulo recto al movimiento. Cambia la dirección del movimiento, pero no efectua trabajo sobre el objeto. Esto se puede aplicar a cualquier órbita circular.