¿Qué es el Trabajo en Física?
Vamos a determinar este concepto de la siguiente manera:
El trabajo es una magnitud escalar que es producida sólo cuando una fuerza mueve un cuerpo en la misma dirección en que se aplica.
📏 ¿Cuál es la fórmula del Trabajo?
El valor del trabajo se suele calcular multiplicando la magnitud de la componente de la fuerza localizada en la misma dirección en que se efectúa el movimiento por la magnitud del desplazamiento que ésta ha realizado. Matemáticamente lo veríamos de la siguiente forma:
Dónde:
T = Trabajo Realizado (Nm) = Joules = J
F = Magnitud de la fuerza en dirección del movimiento (N)
d = Magnitud del desplazamiento (m)
Si la fuerza que mueve el cuerpo se encuentra con una inclinación en la dirección donde se efectúa el desplazamiento, tendríamos un ángulo "θ" y la fórmula se vería de la siguiente manera.
Tipos de Trabajo (Según el ángulo de aplicación)
Trabajo Motor o Positivo
El trabajo motor o trabajo positivo ocurre cuando la fuerza F actúa en la dirección que favorece el movimiento, es decir, cuando el ángulo θ es nulo o forma un ángulo agudo.
Trabajo Negativo o Resistente
El trabajo negativo o resistente es aquél trabajo donde la fuerza actúa en la dirección opuesta a dicho movimiento, es decir, cuando el ángulo θ forma un ángulo obtuso. o de 180°.
Trabajo Nulo
Se le conoce como trabajo nulo aquél trabajo donde la fuerza y el ángulo de desplazamiento forman un ángulo recto o de 90°. Es decir, cuando el vector fuerza es perpendicular al desplazamiento.
Ejercicios Resueltos de Trabajo Mecánico
Para entender mejor el tema, veamos algunos ejemplos o problemas de Trabajo Mecánico resueltos
Ejemplo 1. Vea las siguientes imágenes qué representan dos trayectorias rectilíneas, en ambos casos el niño jala a un carrito con una cierta carga, en el caso 1 el niño a un ángulo de 60° y aplica una fuerza de 20 N, en el caso 2 el niño jala con un ángulo de 0° y aplica una fuerza de 20 N. Determine el trabajo aplicado en ambos casos, la distancia del desplazamiento es de 8 metros.
Solución:
Caso 1: Anotemos los datos que tenemos para el primer caso.
Datos:
F = 20 N
d = 8 m
θ = 60°
Considerando los datos anteriores y sustituyendo en nuestra fórmula, tenemos.
Lo que sería igual a 80 Joules.
Veamos el siguiente caso 😎
Caso 2: Anotemos los datos que tenemos para el segundo caso.
Datos:
F = 20 N
d = 8 m
θ = 0°
Basándonos en nuestros datos y anotándolos en la fórmula, tendremos:
Eso sería un trabajo de 160 Joules, prácticamente el doble de trabajo que el caso 1.
Ejemplo 2. En la siguiente figura tenemos un bloque que es jalado por una fuerza cuya magnitud es de 15 N que forma un ángulo de 50° respecto a la dirección del desplazamiento. ¿Cuál será el trabajo realizado si el desplazamiento del bloque es de 8 m?
Solución:
Si analizamos el problema nos vamos a dar cuenta que poseemos una inclinación en dirección al desplazamiento de 8 metros, esto indica que tendremos que usar la fórmula que posee al ángulo tetha. Entonces comenzamos con anotar los datos:
Datos:
F = 15 N
d = 8 m
θ = 50°
Aplicando la siguiente fórmula:
Y sustituyendo nuestros datos, obtenemos:
Por lo que el trabajo realizado será de 77.13 J
