Trabajo hecho por una fuerza constante

1) Trabajo hecho por una fuerza constante

Consideremos que alguien empuja un cuerpo (partícula) ejerciéndole una fuerza constante en la dirección del movimiento (ver figura 1 a). Si la magnitud del desplazamiento del cuerpo es igual a d (ver figura 1 b) , decimos que dicha fuerza realiza un trabajo (W) sobre éste igual al producto de la magnitud de la fuerza (F) por la magnitud del desplazamiento (d) .

Figura 1 a Figura 1 b

Es decir, el trabajo realizado por la fuerza en dicho recorrido es igual a:

Esta expresión para calcular trabajo sólo es válida para fuerzas constantes y que actúan en la dirección del movimiento. Las fuerzas normales (perpendiculares) al desplazamiento no realizan trabajo. Además debemos deducir de la definición de trabajo que esta magnitud física es escalar.

En el caso de nuestro ejemplo, sobre el cuerpo, simultáneamente a la fuerza que ejerce la persona, actúan otras tres fuerzas: la fuerza normal, la fuerza de rozamiento (ejercida por el piso) y la fuerza de gravedad o peso (ejercida por el planeta tierra). De la definición anterior concluimos que el trabajo realizado por el peso y por la fuerza normal es nulo, ya que estas fuerzas son perpendiculares al desplazamiento. El trabajo realizado por la fuerza de rozamiento sería negativo, pues ésta ejerce en sentido contrario del desplazamiento. Es decir:

La fuerza constante forma un ángulo cualquiera con el desplazamiento

Para responder esta pregunta, imagine que hala un cuerpo con una cuerda como se ilustra en la figura 2 a.

Figura 2 a Figura 2 b

Si el cuerpo se desplaza como se ilustra en la figura 2 b, el trabajo realizado por la fuerza constante , se calcula como sigue,

En donde F es la magnitud de la fuerza, d la magnitud del desplazamiento y el ángulo entre los vectores fuerza y desplazamiento. Los casos que analizamos en el ejemplo anterior serían casos particulares de este. Por ejemplo para el caso de las fuerzas perpendiculares al desplazamiento, , por lo que el trabajo daría nulo. Para el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento, , por lo que el trabajo sería negativo ( )

La unidad de trabajo en el SI (Sistema Internacional) es el Joule, abreviado J:

1 J = (1 Newton)(1 metro)= 1 N. m

La unidad de trabajo en el CGS es el ergio:

1 ergio = (1

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