TRABAJO MECANICO

OBJETIVO. Comprender que el trabajo mecánico corresponde a un gasto de energía e identificar bajo qué condiciones una fuerza produce trabajo.

La energía es una magnitud de difícil definición, pero de gran utilidad. Para ser exactos, podríamos decir que más que de “energía” (en sentido general), deberíamos hablar de distintos tipos de energías, cada una de ellas definida convenientemente.

De forma general podríamos decir:

• Es necesario transferir (dar o quitar) algún tipo de energía a un sistema para que se produzcan cambios en el mismo.
• Todo sistema que tenga capacidad para producir cambios, tiene energía de alguna clase.
  

Helmholtz en 1847 enuncia lo que se considera una de las leyes fundamentales de la Física: la Ley de Conservación de la Energía (LCE)
La energía no se puede crear (sacar de la nada) ni destruir (aniquilar, hacerla desaparecer).
Únicamente se puede transformar de una forma a otra.

TRABAJO MECÁNICO

Si queremos disponer de determinada cantidad de una forma de energía sólo lo podremos conseguir ransformando una cantidad equivalente de otra forma de energía.

En el campo de la Física no se habla de trabajo simplemente, sino de Trabajo Mecánico y se dice que una fuerza realiza trabajo cuando desplaza su punto de aplicación en su misma dirección. El Trabajo Mecánico se puede designar con la letra T o W.
Cuando se levanta un objeto pesado contra la fuerza de gravedad se hace trabajo. Cuanto más pesado sea el objeto, o cuanto más alto se levante, mayor será el trabajo realizado. En todos los casos en los que se realiza un trabajo intervienen dos factores: (1) la aplicación de una fuerza y (2) el movimiento de un objeto, debido a la acción de dicha fuerza.

Considere el caso más simple en que la fuerza es constante y el movimiento es en línea recta y en la dirección de la fuerza. Entonces el trabajo que realiza la fuerza aplicada sobre un objeto se define como el producto de la fuerza por la distancia que recorre el objeto. El trabajo es el producto de la componente de la fuerza que se ejerce en la dirección del movimiento por la distancia recorrida. En forma abreviada

Trabajo = Fuerza · distancia

La unidad de medida de trabajo en el sistema internacional es: JOULE [J] 1 Newton × 1 metro = 1Nm = 1J

Esta unidad se denomina Joule en honor al físico inglés del siglo XIX James P, Joule quien realizó diversos trabajos en el campo de estudio de la energía.

POTENCIA MECÁNICA

En la definición del trabajo no se especifica cuánto tiempo toma realizarlo. Cuando subes las escaleras con una carga haces el mismo trabajo ya sea que subas lentamente o corriendo. ¿Entonces por qué te sientes más fatigado cuando corres escalera arriba durante unos cuantos segundos que cuando subes tranquilamente durante unos minutos? Para entender esta diferencia es menester referirse a la rapidez con que se hace el trabajo, es decir, a la potencia. La potencia es la razón de cambio a la que se realiza el trabajo. Es igual al cociente del trabajo realizado entre el intervalo de tiempo que toma realizarlo:

La unidad de potencia es el joule por segundo, también llamado Watt (En honor a James Watt, quién desarrolló la máquina de vapor a fines del siglo XVIII).

Otras unidades de uso frecuente son el caballo de fuerza (Horse Power, HP) y el caballo de vapor (CV).