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Cotidianamente decimos que realizamos un trabajo cuando hacemos alguna actividad que requiere de algún esfuerzo físico o intelectual, como montar en bicicleta o leer. En física, se dice que se realiza un trabajo cuando se transfiere energía a un cuerpo y este cambia su estado de movimiento.
El trabajo es un proceso de transferencia de energía mediante el cual se produce un cambio de posición de uno o varios cuerpos. Para realizar un trabajo es necesario aplicar una fuerza, lo cual produce un desplazamiento. La unidad de medida es en honor al físico ingles James Prescott Joule (J).
Una niña hala un carrito por medio de una soga que forma con la horizontal un ángulo de . Si la niña ejerce una fuerza de 10N y desplaza el carrito una distancia de 2m, calcular el trabajo realizado. Ejemplo
Fuerzas que no Realizan Trabajo • Un cuerpo que no se desplaza. • Una fuerza perpendicular al desplazamiento no realiza trabajo. • La fuerza normal.
En una grafica de la fuerza en función del desplazamiento, siempre podremos obtener el trabajo de una fuerza variable calculando directamente el área comprendida entre la grafica y el eje horizontal. Trabajo para resortes: Trabajo Realizado por Fuerzas Variables
Un vagón en movimiento se detiene por la acción de un resorte de constante elástica 1000N/m que inicialmente esta en reposo. Si mientras el objeto se detiene, el resorte se comprime 50cm, calcula el trabajo realizado por el vagón sobre el resorte.
Los conceptos de energía y trabajo están íntimamente ligados. En primer lugar cuando realizamos un trabajo sobre el cuerpo, le hemos transferido una cierta cantidad de energía que se manifiesta en el movimiento de dicho cuerpo. Se trata de energía asociada al movimiento (Energía Cinética). En segundo lugar, un cuerpo esta en capacidad de realizar un trabajo cuando cuenta con una cierta cantidad de energía. A esta posibilidad se le denomina Energía Potencial.
Expresion que representa la Energía que se asocia a los cuerpos en movimiento: Energía Cinética Teorema del Trabajo y Energía Cinética:
Un jugador de hockey sobre el hielo lanza un disco de 200g con una velocidad de . Si después de recorrer 25m, la velocidad del disco disminuye en un 10%. Calcular el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento. Ejemplo
A la energía asociada a un cuerpo que esta sometido a la fuerza ejercida por el peso, es decir, a un cuerpo que se encuentra bajo la acción de la fuerza gravitacional. Energía Potencial Gravitacional
La Potencia (P) es el trabajo (W) desarrollado en una unidad de tiempo. La potencia indica la rapidez con la cual se realiza un trabajo. Se mide en Vatio (W).
Un ascensor de masa 500kg, con cuatro personas a bordo, cada una con una masa de 75kg, asciende una altura de 28 metros con una velocidad constante, en 32 segundos. Calcular: • La energía potencial que adquiere el ascensor al final de ascenso. • El trabajo realizado por el motor y su potencia. Ejemplo
Puesto que el Vatio es una cantidad de potencia muy pequeña, es usual expresar la potencia en caballos de potencia (HP), que equivale a 746 vatios. La potencia de los motores de los carros. Otra unidad muy utilizada es el kilovatio (kW) que equivale a 1000 vatios. La unidad kilovatio-hora (kWh), usada en el consumo de energía eléctrica. Otras Unidades de Potencia
Un kilovatio-hora (kWh), se define como el trabajo que realiza una maquina cuya potencia es de un kilovatio durante una hora de funcionamiento.
Un bombillo de 100 W se mantiene encendido durante 4 horas. Calcula: • La energía consumida por el bombillo, en kWh. • El costo de mantenerlo en funcionamiento, si el valor de un kWh es Lps. 172.52 Ejemplo
