Unidades de trabajo en fisica
Unidad de trabajo
Un muelle puede comprimirse para almacenar energía potencial, pero de poco nos sirve si no podemos hacer algo con esa energía almacenada. El muelle es un almacén de energía, casi como una pila. Tenemos que hacer un trabajo para comprimirlo, y en un momento posterior puede liberar su energía almacenada para hacer el trabajo de empujar o tirar de algo.
Un coche que se mueve en línea recta a una velocidad v tiene energía cinética, $KE = \frac{1}{2}mv^2.$ Si los frenos de ese coche se aplican para hacer que se detenga, la cantidad de trabajo realizado por los frenos para contrarrestar la KE es exactamente igual a la cantidad de KE que el coche tenía inicialmente. En la mayoría de los vehículos, esa energía sale al medio ambiente en forma de calor, el calentamiento de los frenos, los neumáticos y la superficie de la carretera. En los vehículos eléctricos, gran parte de esa energía puede reconvertirse en electricidad almacenada utilizando el motor "hacia atrás" como generador.
El signo del trabajo en este caso depende de lo que consigamos que haga un objeto al realizar un trabajo sobre él. Por ejemplo, podemos acelerar o ralentizar un objeto en movimiento realizando un trabajo: ejerciendo una fuerza sobre una distancia. El resultado es un cambio en KE igual al trabajo realizado.
Física del trabajo
En nuestra vida cotidiana, trabajo es cualquier tipo de esfuerzo, trabajo o acción que realizamos. El trabajo en física, sin embargo, tiene una definición muy estricta y clara. Como ocurre normalmente, la definición de trabajo en física es casi la misma que la ecuación de trabajo. En física, para que haya trabajo, necesitamos que un objeto se mueva como resultado de una fuerza aplicada sobre él. La ecuación de trabajo (o la definición de trabajo, si se quiere) es:W=F×dW = F \times dW=F×dwhere,
Recuerda que cuando el objeto está siendo levantado a velocidad constante (un problema escolar típico), la aceleración sobre el objeto es ggg (causada por la fuerza gravitatoria, como puedes aprender en nuestra calculadora de fuerza gravitatoria).
Trabajo y potencia son dos conceptos relacionados. Como se menciona en la calculadora de trabajo y potencia, puedes calcular la potencia (PPP) a partir del trabajo realizado si conoces el tiempo (ttt) que se tardó en realizar dicho trabajo. Basta con utilizar la ecuación:P=WtP = \frac{W}{t}P=tWTrabajo a partir del cambio de velocidad
Consideremos un objeto que cambia su velocidad de una velocidad inicial (v0v_0v0) a una velocidad final (v1v_1v1) en un cierto tiempo (ttt). Podríamos calcular la fuerza utilizando la aceleración:F=m×a=m×v1-v0t\footnotesize F = m\times a = m\times\frac{v_1-v_0}{t}F=m×a=m×tv1-v0entonces obtenemos la distancia recorrida que se puede estimar como: d=t×v0+v12\footnotesize d = t\times \frac{v_0+v_1}{2}d=t×2v0+v1y luego combinamos todo en la fórmula de trabajo:W=F×d=(m×v1-v0t)×(t×v0+v12)=m2×(v12-v02)\footnotesize \begin{split}
Unidad de trabajo y energía
El concepto de trabajo en física es mucho más estricto que el uso común de la palabra. El trabajo se realiza sobre un objeto cuando una fuerza aplicada lo desplaza a lo largo de una distancia. En nuestro lenguaje cotidiano, el trabajo se relaciona con el gasto de esfuerzo muscular, pero no es así en el lenguaje de la física. Una persona que sostiene un objeto pesado no realiza ningún trabajo físico porque la fuerza no lo desplaza. El trabajo, según la definición de la física, se realiza mientras se levanta el objeto pesado, pero no mientras el objeto está inmóvil. Otro ejemplo de ausencia de trabajo es una masa en el extremo de una cuerda que gira en un círculo horizontal sobre una superficie sin fricción. La fuerza centrípeta se dirige hacia el centro del círculo y, por lo tanto, no está moviendo el objeto a través de una distancia; es decir, la fuerza no está en la dirección del movimiento del objeto. (Matemáticamente, el trabajo es W = F - x, donde F es la fuerza aplicada y x es la distancia recorrida, es decir, el desplazamiento. El trabajo es un escalar. La unidad SI para el trabajo es el julio (J), que es newton-metro o kg m/s 2.
Fórmula física del trabajo
En nuestra vida cotidiana, la palabra trabajo significa cualquier tipo de actividad mental y física. Se dice que hay trabajo cuando una fuerza desplaza un cuerpo una cierta distancia en la dirección de la fuerza,
Pero en física, el término trabajo tiene un significado totalmente distinto. En física se realiza trabajo si una fuerza aplicada sobre un cuerpo lo desplaza en su propia dirección. En otras palabras, las condiciones que deben cumplirse para que se realice trabajo son: (i) debe actuar una fuerza sobre el cuerpo y (ii) el cuerpo debe desplazarse de una posición a otra. Por lo tanto, no se realiza ningún trabajo en los casos (i) , (ii) ,(iv) ,(v) mencionados anteriormente. Pero en los casos (ii) y (vi) cuando una fuerza desplaza un cuerpo a través de cierta distancia en la dirección de la fuerza se dice que se realiza trabajo.
En otras palabras, el trabajo realizado por una fuerza dada sobre un cuerpo depende sólo de la fuerza, del desplazamiento y del ángulo entre ellos. No depende de la velocidad ni de la aceleración del cuerpo, ni de la presencia de otras fuerzas.