I.E.P. “LAS PALMAS NUEVA ESPERANZA” **** BARRANCA ****

ELAS PALMAS

NUEVA ESPERANZA

BARRANCA

TEMA 3: TRABAJO MECÁNICO

1. CONCEPTO DE TRABAJO

Por propia experiencia sabemos que

necesitamos fuerza para alterar la rapidez de

un objeto, para vencer el rozamiento, para

comprimir un resorte, para moverse en contra

de la gravedad; en cada caso debe realizarse

trabajo. En tal sentido, el trabajo es vencer

siempre una resistencia. Luego, entendemos

por trabajo a la facultad que tienen las fuerzas

para generar movimiento venciendo siempre

una resistencia, sea ésta una fuerza o bien la

propia inercia de los cuerpos, y sólo habrá

trabajado sobre un cuerpo si éste se desplaza a

lo largo de la línea de acción de la fuerza

aplicada.

2. TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA

CONSTANTE Si una fuerza mantiene siempre el mismo valor

(módulo) y la misma orientación (dirección),

se dice que es constante. Ahora, cuando el

punto de aplicación de la fuerza se desplaza, se

dice que la fuerza realiza trabajo, cuyo valor

dependerá de la componente de la fuerza

paralela a la dirección del movimiento y de la

distancia recorrida. Así:

3. CASOS PARTICULARES

A. Si la fuerza está en el mismo sentido al

movimiento, el trabajo es positivo. w = Fcos.d

(Si = 0°)

B. Si la fuerza es en sentido contrario al

movimiento, el trabajo es negativo. w =

Fcos.d

(Si = 180°) w = -F x d

C. Si la fuerza es perpendicular al movimiento,

no se realiza trabajo. w = Fcos.d

(Si = 90°) w = 0

D. Si el trabajo se realiza en un movimiento

vertical.

Donde:

w = mg.

m = peso

h = altura

4. UNIDADES

Como:

sistema Joule = Newton x m

absoluto Ergios = Dinas x cm

sistema Kgm = kg-f x m

técnico kgm = kilogrametro

kg-f = kilogramo-fuerza

Equivalencias: 1 Joule = 107 Ergios

1 Kg-m = 9,8 Joules

1 lb-pie = 32,2 Poun

5. TRABAJO DEL ROZAMIENTO

Cuando un cuerpo resbala sobre una superficie

áspera, experimenta un trabajo por parte de la

fricción cinética. En los casos (a) y (b) de la

figura, la fuerza de rozamiento cinético actúa

en contra del movimiento, lo cual nos permite

asegurar que su trabajo es negativo para los

observadores indicados, verificándose en

ambos casos que:

Fuerza

Distancia

Distancia

Fuerza

A Bd = vector desplazamiento

mov

FF1

F2

W = F.d.cos

d

F

mo

v

.

w = +F x

d

d

F

mo

v

.

d

F mo

v

.

F mo

v.

m

h

w

h )wF(w total

W = F x d

6. TRABAJO RESULTANTE

Cuando consideramos el trabajo de varias

fuerzas que actúan sobre el mismo objeto, con

frecuencia es útil distinguir entre el trabajo

positivo y el negativo. En este texto se sigue la

convención de que el trabajo de una fuerza

particular es positivo si la componente de la

fuerza se encuentra en la misma dirección que

el desplazamiento. El trabajo negativo lo

realiza una componente de fuerza que se

opone al desplazamiento real. Así, el trabajo

que realiza una grúa al levantar una carga es

positivo; pero la fuerza gravitacional que

ejerce la Tierra sobre la carga realiza un

trabajo negativo. En forma similar, si

estiramos un resorte, el trabajo sobre el resorte

es positivo; y el trabajo sobre el resorte es

negativo cuando éste se contrae y nos arrastra.

Otro ejemplo importante de trabajo negativo

es aquél que se realiza mediante una fuerza de

fricción que se opone a la dirección del

desplazamiento. Si varias fuerzas actúan sobre

un cuerpo en movimiento, el trabajo resultante

es la suma algebraica de los trabajos de las

fuerzas individuales. Esto también será igual al

trabajo de la fuerza resultante. La realización

de un trabajo neto requiere la existencia de una

fuerza resultante. Se intentará aclarar estas

ideas con el siguiente ejemplo:

Ejemplo de trabajo resultante neto (Wneto)

El bloque mostrado es de 8 kg y es arrastrado

por una fuerza F igual a 40 N, sobre un suelo

rugoso, una distancia de 6 m. Si el rozamiento

con el suelo vale 5 N, hallar el trabajo neto

sobre el bloque.

Solución:

Dibujamos al rozamiento:

WF = 40 x 6 = +240 J

Wneto = suma de los trabajos

Wf = -5 x 6 = -30 J

Wneto = 240 - 30

Wneto = 210 J

También !!!

Wneto = Fresultante x d

= (40 - 5) x 6

= 35 x 6

= 210 J 7. FÓRMULAS

Para una fuerza constante

Para una fuerza variable

Trabajo Neto

WNeto = WF1

+ WF2

+ WF3

+ Wmg

+ WN +...

WNeto = WTotal = WFre = Fre.x

RECUERDA:

fkmov

N

A Bd

(a) (b)

fk

mov

d

A

B

F

d = 6m

F = 40N

f = 5N

F

x

mov.

F

xA

F

x

F1

x

F3

F2

Wroz = -fk.d = -kNd

WF = F.cos

Área = Trabajo

WNeto = W

1J <> Un joule

1J<> 1N.m