3.2.- Trabajo y Energía

Trabajo

Para que se realice un trabajo se deben cumplir tres requisitos:

1. Debe haber una fuerza aplicada.
2. La fuerza debe actuar a través de cierta distancia, llamada desplazamiento.
3. La fuerza debe tener una componente a lo largo del desplazamiento.

Trabajo es una cantidad escalar igual al producto de las magnitudes del desplazamiento y de la componente de la fuerza en la dirección del desplazamiento

Trabajo= componente de la fuerza X desplazamiento

Trabajo= Fxs

El Trabajo también se puede expresar en función del angulo formado entre F y s:

Trabajo= (F cos ) s

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Ejemplo

¿Qué trabajo realiza una fuerza de 60 N al arrastrar un bloque atraves de una distancia de 50 metros, cuando la fuerza es transmitida a través de una cuerda que forma un angulo de 30° con la horizontal?

Solución:

Primero debemos determinar la componente Fx de la fuerza F de 60 N. Solo esta componente contribuye al trabajo. Esto se representa gráficamente dibujando a escala un vector de 60 N a un angulo de 30°. Midiendo Fx y convirtiéndola en newton se obtiene

Fx=52.0 N

Se puede hacer el mismo calculo por trigonometría utilizando la función coseno.

Fx=(60 N)(cos 30°)=52.0 N

Ahora aplicando la ecuación, se obtiene el trabajo:

Trabajo= FXs=(52.0 N)(50 m)

=2600 N . m

Energía

Energía cinética Ek: Energía que tiene un cuerpo en virtud de su movimiento.

Energia potencial Ep: Energía que tiene un sistema en virtud de su posición o condición.

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Problemas resueltos 

 

Ejemplo 1

Calcular la energía cinética de un mazo de 4 kg en el instante en que su velocidad es 24 m/s.

Solución:

Resultado = 1152 M . m = 1152 J

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Ejemplo 2

Una unidad comercial de aire acondicionado de 800 lb es elevada por medio de un montacargas a 22 ft sobre el piso. ¿Cuál es la energía potencial con respecto al piso?

Solución:

Resultado=17 600 ft . lb