Fundamento teórico mecanica.

FUNDAMENTO TEÓRICO

De la misma forma que el reporte pasado en con en fundamentación similar, los conceptos de trabajo y energía también tienen sustento en las Leyes de Newton, por lo que los principios físicos que estudiaremos serán iguales y no habrá nuevos.

Con las magnitudes físicas mencionadas se tiene un método distinto para describir el movimiento, útil cuando la fuerza no es constante, ya que en este caso la aceleración no es constante. Algunos ejemplos de fuerzas variables son aquellas que varían con la posición, comunes en la naturaleza, como la fuerza gravitacional o las fuerzas elásticas.

Por lo tanto, definiremos las magnitudes físicas correspondientes a este reporte:

Trabajo

Decimos que si la fuerza que actúa sobre una partícula es constante (en magnitud y dirección) el movimiento se realiza en línea recta en la dirección de la fuerza F. Si la partícula se desplaza una distancia  por efecto de la fuerza F mencionada, entonces se dice la fuerza realizó trabajo W sobre la partícula de masa m, que en este caso particular se define como:[pic 1]

[pic 2]

[pic 3][pic 4]

Ilustración 1: Representación gráfica del trabajo expuesto.

Si la fuerza constante no actúa en la dirección del movimiento, el trabajo que se realiza es debido a la componente de la fuerza en la dirección paralela al movimiento. La componente y de la fuerza, perpendicular al desplazamiento, no realiza trabajo sobre el cuerpo.

Lo anterior también se puede expresar:

[pic 5]

De acuerdo a la ecuación se concluye que si:  y si , la fuerza no tiene componente en la dirección del movimiento o lo que es lo mismo, la fuerza es perpendicular al movimiento y no hace trabajo sobre el cuerpo; si la fuerza aplicada sobre el cuerpo no lo mueve, no realiza trabajo ya que el desplazamiento es cero; el signo del trabajo depende de la dirección de F respecto al desplazamiento, es positivo/negativo cuando la componente de F tiene la misma/opuesta dirección que el desplazamiento. De todo esto se deduce que le trabajo se puede demostrar de la siguiente forma:[pic 6][pic 7]

[pic 8]

 Cabe mencionar que el trabajo es una magnitud física escalar, obtenida del producto escalar de los vectores fuerza y posición. Con lo anterior es pertinente decir que el trabajo puede ser positivo, negativo o cero, Su unidad de medida en el SI es N*m que podemos llamar como Joule, representado por una J.

El trabajo total sobre la partícula es la suma escalar de los trabajos realizados por cada una de las fuerzas.

[pic 9]Si una fuerza variable está moviendo un objeto a lo largo de la componente horizontal de una posición inicial a una final, se utiliza la expresión:[pic 10]

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