Trabajo

Published On Dec-12-2017

Transcripción

Imaginemos el siguiente ejemplo: una persona empuja una cortadora de césped en su jardín. La cortadora se desplaza de manera perpendicular al piso. No obstante, el sujeto ejerce una fuerza (F) en un sentido no perpendicular al piso, formando un ángulo θ. El desplazamiento de la cortadora es representado por la letra d.

Figura 3.17: Representación gráfica del problema

Para calcular el trabajo total (W), debemos multiplicar la fuerza externa al sistema, por el desplazamiento, por el coseno del ángulo θ.

Figura 3.18: Fórmula del Trabajo

Es importante mencionar que para esta ecuación, se utiliza el valor absoluto de la fuerza y el desplazamiento. Es decir, sin importar el signo de la fuerza y el desplazamiento, siempre se utilizará la magnitud con signo positivo. Por consiguiente, el trabajo nunca tendrá un sentido. En otras palabras, el trabajo es una magnitud escalar y no un vector.

¿Cuál es la unidad del trabajo? De la fórmula anterior, podemos inferir que la fórmula del trabajo es Newton por metro, pues la fuerza se mide en Newtons, la distancia en metros y el coseno de un ángulo no tiene unidad (Figura 3.18). A esta unidad, se le asignó el nombre de Joule, en honor al científico inglés James Prescott Joulel.

Figura 3.19: James Prescott Joule (1818-1889)

Por lo tanto, un Joule es el trabajo realizado al aplicar una fuerza de un Newton para desplazar un objeto un metro. Por esta razón, podríamos visualizar el trabajo como una transferencia de energía: la fuerza externa transmite su energía al objeto para ponerlo en movimiento.

Figura 3.20: La unidad Joule

Calculemos el trabajo realizado para empujar la cortadora de césped del ejemplo anterior. El sujeto ejerce una fuerza de 90.0 Newtons en un ángulo de 40° y desplaza la cortadora 20.0 metros.

Figura 3.21: Solución del problema

Nótese que realizamos una aproximación a tres cifras significativas en la respuesta final, utilizando la notación científica pues los datos de la fuerza aplicada y el desplazamiento también tienen tres cifras significativas. La notación científica nos permitió expresar la respuesta de cuatro dígitos utilizando únicamente tres cifras significativas.

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