PRESENTACION Fisica, Leyes De Newton

6.1

el significado cotidiano de trabajo: cualquier actividad que requiere esfuerzo muscu- lar o mental.

En física el trabajo tiene una definición mucho más precisa. Al utilizar esa defini- ción, descubriremos que, en cualquier movimiento, por complicado que sea, el traba- jo total realizado sobre una partícula por todas las fuerzas que actúan sobre ella es igual al cambio en su energía cinética: una cantidad relacionada con la rapidez de la partícula. Esta relación se cumple aún cuando dichas fuerzas no sean constantes,

El físico define el trabajo con base en estas observaciones. Considere un cuerpo que

sufre un desplazamiento de magnitud s en línea recta. (Por ahora, supondremos que to-

do cuerpo puede tratarse como partícula y despreciaremos cualquier rotación o cambio

S

en la forma del cuerpo.) Mientras el cuerpo se mueve, una fuerza constante F actúa sobre él en la dirección del desplazamiento Ss (figura 6.2). Definimos el trabajo W rea- lizado por esta fuerza constante en dichas condiciones como el producto de la magni- tud F de la fuerza y la magnitud s del desplazamiento:

W 5 Fs (fuerza constante en dirección del desplazamiento rectilíneo) (6.1) El trabajo efectuado sobre el cuerpo es mayor si la fuerza F o el desplazamiento s son

mayores, lo que coincide con nuestras observaciones anteriores.

Si la fuerza tiene una componente en la misma dirección que el desplazamiento (f entre 0 y 908), cos f en la ecuación (6.2) es positivo y el trabajo W es positivo (figura 6.4a). Si la fuerza tiene una componente opuesta al desplazamiento (f entre 90 y 1808), cos f es negativo y el trabajo es negativo (figura 6.4b). Si la fuerza es perpendicular al des- plazamiento, f 5 908 y el trabajo realizado por la fuerza es cero (figura 6.4c). Los casos de trabajo cero y negativo ameritan mayor studio

¿Cómo calculamos el trabajo cuando varias fuerzas actúan sobre un cuerpo? Pode-

mos usar las ecuaciones (6.2) o (6.3) para calcular el trabajo realizado por cada fuerza

individual. Puesto que el trabajo es una cantidad escalar, el trabajo total Wtot realiza-

do por todas las fuerzas sobre el cuerpo es la suma algebraica de los trabajos reali-

zados por las fuerzas individuales. Otra forma de calcular Wtot es calcular la suma S

vectorial de las fuerzas (es decir, la fuerza neta) y usarla en vez de F en la ecuación

6.2

El trabajo total realizado por fuerzas externas sobre un cuerpo se relaciona con el des- plazamiento de éste (los cambios en su posición), pero también está relacionado con los cambios en la rapidez del cuerpo

Igual que el trabajo, la energía cinética de una partícula es una cantidad escalar; sólo depende de la masa y la rapidez de la partícula, no de su dirección de movimien- to. Un automóvil (visto como partícula) tiene la misma energía cinética yendo al norte a 10 m/s que yendo al este a 10 m/s. La energía cinética nunca puede ser nega- tiva, y es cero sólo si la partícula está en reposo.

Trabajo efectuado por una fuerza variable,

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