Ecuacion de trabajo fisica

Contenidos
  1. Termodinámica del trabajo
  2. ¿Cuál es la fórmula del trabajo realizado en física?
  3. ¿Cuáles son las dos ecuaciones del trabajo?
  4. ¿Es el trabajo realizado igual a la EP?
    1. Qué es el poder
    2. Ecuación de conservación de la energía
    3. Fórmula de la energía potencial

Termodinámica del trabajo

En física, "trabajo" tiene una definición diferente a la que se utiliza en el lenguaje cotidiano. Concretamente, el término "trabajo" se utiliza cuando una fuerza física hace que un objeto se mueva. En general, si una fuerza fuerte hace que un objeto se mueva muy lejos, se realiza mucho trabajo, y si la fuerza es pequeña o el objeto no se mueve muy lejos, sólo se realiza un poco de trabajo. La fuerza puede calcularse con la fórmula Trabajo = F × D × Coseno(θ), donde F = fuerza (en newtons), D = desplazamiento (en metros) y θ = el ángulo entre el vector fuerza y la dirección del movimiento[1].

Resumen del artículoPara hallar el trabajo en 1 dimensión, empieza por hallar el desplazamiento de tu objeto, o la distancia que recorrió debido a alguna fuerza. Luego, encuentra la fuerza que se ejerció sobre tu objeto, que puedes obtener multiplicando la masa de tu objeto por su aceleración. A continuación, introduce estos valores en la ecuación W = F × D, donde W = trabajo, F = fuerza y D = distancia, y resuelve para W. Finalmente, etiqueta tu respuesta en julios, que es como se dan los valores del trabajo en física. Para aprender a hallar el trabajo con una fuerza en ángulo o utilizando un valor de trabajo, ¡sigue leyendo!

¿Cuál es la fórmula del trabajo realizado en física?

Para expresar matemáticamente este concepto, el trabajo W es igual a la fuerza f por la distancia d, o W = fd. Si la fuerza se ejerce formando un ángulo θ con el desplazamiento, el trabajo realizado es W = fd cos θ.

¿Cuáles son las dos ecuaciones del trabajo?

Preguntas frecuentes sobre la Fórmula para el trabajo

Matemáticamente, el concepto de trabajo realizado W es igual a la fuerza f por la distancia (d), es decir, W = f. d y si la fuerza se ejerce formando un ángulo θ con el desplazamiento, entonces el trabajo realizado se calcula como W = f . d cos θ.

¿Es el trabajo realizado igual a la EP?

Tendrás que gastar algo de energía para trabajar. Esto se denomina trabajo realizado. Esta energía gastada se almacena en el interior del cuerpo sobre el que se realiza el trabajo como energía potencial. Por eso, el trabajo realizado siempre se equipara a la energía potencial.

Qué es el poder

Para calcular el trabajo se utiliza la fórmula del trabajo. Antes de aprender la fórmula, recordemos qué significa trabajo. Se habla de trabajo cuando aplicamos una fuerza sobre un objeto y éste experimenta un desplazamiento. Si el desplazamiento en la dirección de la fuerza es cero, el trabajo realizado es cero. La fórmula del trabajo se utiliza para calcular el trabajo realizado al mover un objeto. Conozcamos más sobre la fórmula del trabajo junto con ejemplos resueltos en la siguiente sección.

La fórmula del trabajo se utiliza para calcular el trabajo realizado al desplazar un objeto.  El trabajo es el producto de la fuerza aplicada y el desplazamiento en la dirección de la fuerza aplicada. El trabajo es el producto punto de los dos vectores: fuerza y desplazamiento. Por tanto, el trabajo es una cantidad escalar. La unidad SI de trabajo es el Joule (J).

Ahora, si el componente efectivo de la fuerza a lo largo de la dirección de desplazamiento es Fcosθ responsable del desplazamiento de cualquier objeto en la dirección dada, entonces el trabajo realizado por la fuerza F en el desplazamiento del cuerpo a través del desplazamiento d es, W=(|F|cosθ)|d|

Ecuación de conservación de la energía

La energía potencial y el trabajo realizado son lo mismo que la energía cinética y el trabajo realizado. La energía potencial es un estado del sistema, una forma de almacenar energía en virtud de su configuración o movimiento, mientras que el trabajo realizado en la mayoría de los casos es una forma de cambiar esta energía de un cuerpo a otro.

Por ejemplo, cuando se deja caer un cuerpo desde una altura, su energía gravitatoria en virtud de su configuración con respecto a la tierra se convierte en energía cinética en virtud de su movimiento, debido al trabajo realizado por la gravedad al hacerlo descender.

Supongamos que conduces tu coche hasta la tienda y vuelves. Tu coche empezó y terminó en el mismo lugar (en tu trayecto), por lo que su energía potencial no ha cambiado, pero durante el viaje el motor del coche realizó mucho trabajo. Este es un ejemplo en el que el trabajo realizado no es igual al cambio en la energía potencial.

En general, en física nos interesan las fuerzas conservativas, y una de las definiciones de una fuerza conservativa es que el trabajo realizado es igual al cambio en la energía potencial. Esto normalmente significa que la energía ni sale ni entra en el sistema que estamos considerando. La razón por la que el ejemplo que di del viaje en coche no es conservativo es que la fricción y el arrastre hacen que la energía salga del sistema (en forma de calor). En principio, si el coche no tuviera fricción ni resistencia, no consumiría energía al ir a la tienda, a menos que ésta estuviera a otra altura. Si la tienda estuviera a otra altura, la energía consumida en el trayecto de ida se recuperaría en el de vuelta.

Fórmula de la energía potencial

Una definición de energía es la capacidad de realizar trabajo. Hay muchos tipos de trabajo, como el mecánico, el eléctrico y el realizado contra un campo gravitatorio o magnético. Aquí consideraremos sólo el trabajo mecánico y nos centraremos en el trabajo realizado durante los cambios en la presión o el volumen de un gas.

Recordemos que el peso es una fuerza causada por la atracción gravitatoria entre dos masas, como tú y la Tierra. Por tanto, para los trabajos contra la gravedad (en la Tierra), \(a\) puede establecerse en \(g=9,8\; m/s^2)\). Pensemos en el trabajo mecánico necesario para pasar de la primera planta de un edificio a la segunda. Tanto si coges un ascensor o una escalera mecánica, como si subes las escaleras a trompicones o de dos en dos, se gasta energía para vencer la fuerza de la gravedad. La cantidad de trabajo realizado (w) y, por tanto, la energía necesaria dependen de tres factores:

Figura \(\PageIndex{2}\): Trabajo PV. Utilizando un pistón sin fricción, si la presión externa es menor que Pint (a), el gas ideal dentro del pistón se expandirá, forzando al pistón a realizar trabajo sobre su entorno. El volumen final (Vf) será mayor que Vi. Alternativamente, si la presión externa es mayor que Pint (b), el gas se comprimirá, y los alrededores realizarán trabajo sobre el sistema.

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