Trabajo (fsica)De Wikipedia, la enciclopedia libreSaltar a navegacin, bsqueda

Trabajo con fuerza y trayectoria constantes.En mecnica clsica, el trabajo que realiza una fuerza se define como el producto de sta por el camino que recorre su punto de aplicacin y por el coseno del ngulo que forman la una con el otro.[1] El trabajo es una magnitud fsica escalar que se representa con la letra (del ingls Work) y se expresa en unidades de energa, esto es en julios (J) en el Sistema Internacional de Unidades.Matemticamente lo expresamos en la forma:

Unidades de trabajo [editar]Sistema Internacional de Unidades [editar] Julio, unidad de trabajo en el SI Kilojulio: 1 kJ = 103 JSistema Tcnico de Unidades [editar] kilogrmetro o kilopondmetro: 1 kilogrmetro (kgm) = 1 kilogramo-fuerza x 1 metro 1 kgm = 9,80665 JSistema cegesimal [editar] Ergio: 1 erg = 10-7 JSistema ingls [editar] Termia inglesa (th), 105 BTU BTU, unidad bsica de trabajo de este sistemaSistema tcnico ingls [editar] pie-libra (ftlb)Otras unidades [editar] kilovatio-hora Calora termoqumica (calTQ) Termia EEC. Atmsfera-litro (atmL)Bibliografa [editar] Feynman, Leighton and Sands. Lectures on physics (en ingls). Addison-Wesley. ISBN 0-8053-9045-6. Marion, Jerry B. (1996). Dinmica clsica de las partculas y sistemas (en espaol). Barcelona: Ed. Revert. ISBN 84-291-4094-8. Ortega, Manuel R. (1989-2006). Lecciones de Fsica (4 volmenes) (en espaol). Monytex. ISBN 84-404-4290-4, ISBN 84-398-9218-7, ISBN 84-398-9219-5, ISBN 84-604-4445-7. Ortega, Manuel R. & Ibaez, Jos A. (1989-2003). Lecciones de Fsica (Termofsica) (en espaol). Monytex. ISBN 84-404-4291-2. Resnick,Robert & Krane, Kenneth S. (2001). Physics (en ingls). New York: John Wiley & Sons. Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Physics for Scientists and Engineers, 6 edicin (en ingls), Brooks/Cole. ISBN 0-534-40842-7. Tipler, Paul A. (2000). Fsica para la ciencia y la tecnologa (2 volmenes) (en espaol). Barcelona: Ed. Revert. ISBN 84-291-4382-3.

Trabajo (fsica), el producto de una fuerza aplicada sobre un cuerpo y del desplazamiento del cuerpo en la direccin de esta fuerza. Mientras se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce una transferencia de energa al mismo, por lo que puede decirse que el trabajo es energa en movimiento. Las unidades de trabajo son las mismas que las de energa. Cuando se levanta un objeto desde el suelo hasta la superficie de una mesa, por ejemplo, se realiza trabajo al tener que vencer la fuerza de la gravedad, dirigida hacia abajo; la energa comunicada al cuerpo por este trabajo aumenta su energa potencial. Tambin se realiza trabajo cuando una fuerza aumenta la velocidad de un cuerpo, como ocurre por ejemplo en la aceleracin de un avin por el empuje de sus reactores. La fuerza puede no ser mecnica, como ocurre en el levantamiento de un cuerpo o en la aceleracin de un avin de reaccin; tambin puede ser una fuerza electrosttica, electrodinmica o de tensin superficial (vase Electricidad). Por otra parte, si una fuerza constante no produce movimiento, no se realiza trabajo. Por ejemplo, el sostener un libro con el brazo extendido no implica trabajo alguno sobre el libro, independientemente del esfuerzo necesario. La unidad de trabajo en el Sistema Internacional de Unidades es el julio, que se define como el trabajo realizado por una fuerza de 1 newton a lo largo de un metro. El trabajo realizado por unidad de tiempo se conoce como potencia. La potencia correspondiente a un julio por segundo es un vatio. Ver Caballo de vapor.

TRABAJO - ENERGIA - POTENCIAContenidoTrabajo de una fuerza. Energa cintica. Energa potencial. Fuerzas conservativas y no conservativas. Potencia.Desarrollo.Trabajo de una fuerzaUna fuerza constante genera trabajo cuando, aplicada a un cuerpo, lo desplaza a lo largo de una determinada distancia.Mientras se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce una transferencia de energa al mismo, por lo que puede decirse que el trabajo es energa en movimiento. Por otra parte, si una fuerza constante no produce movimiento, no se realiza trabajo. Por ejemplo, el sostener un libro con el brazo extendido no implica trabajo alguno sobre el libro, independientemente del esfuerzo necesario. El trabajo se expresa en Joules (J).Cuando la fuerza tiene la direccin de movimiento.L = F.dL: Trabajo realizado por la fuerza.Cuando la fuerza aplicada tiene una inclinacin con respecto al movimiento.L = F.cos .dTodas las fuerzas perpendiculares al movimiento no realizan trabajo.La fuerza puede no ser mecnica,como ocurre en el levantamiento de un cuerpo o en la aceleracin de un avin de reaccin; tambin puede ser una fuerza electrosttica, electrodinmica o de tensin superficial.EnergaLa magnitud denominada energa enlaza todas las ramas de la fsica. En el mbito de la fsica, debe suministrarse energa para realizar trabajo. La energa se expresa en joules (J). Existen muchas formas de energa: energa potencial elctrica y magntica, energa cintica, energa acumulada en resortes estirados, gases comprimidos o enlaces moleculares,energa trmica e incluso la propia masa.Energa cinticaCuando una fuerza aumenta la velocidad de un cuerpo tambin se realiza trabajo, como ocurre por ejemplo en la aceleracin de un avin por el empuje de sus reactores. Cuando un cuerpo se desplaza con movimiento variado desarrolla energa cintica.Ec = .m.v L = F.dL = EcF.d = .m.v Ec: Energa cintica.El trabajo realizado por la fuerza resultante que acta sobre una partcula es igual a la variacin de la energa cintica de dicha partcula. Ec = Ec2 - Ec1L = Ec2 - Ec1F.d = .m.(v 2 - v 1) Ec: Variacin de la energa cintica.Energa potencialCuando se levanta un objeto desde el suelo hasta la superficie de una mesa, por ejemplo, se realiza trabajo al tener que vencer la fuerza de la gravedad,dirigida hacia abajo; la energa comunicada al cuerpo por este trabajo aumenta su energa potencial. Si se realiza trabajo para elevar un objeto a una altura superior, se almacena energa en forma de energa potencial gravitatoria.Cuando un cuerpo vara su altura desarrolla energa potencial.Ep = m.g.hL = F.d L = Ep P.d = m.g.hEp: Energa potencial.El trabajo realizado por la fuerza peso es igual a la variacin de la energa potencial. Ep = Ep2 - Ep1L = Ep2 - Ep1P.d = m.g.(h2 - h1) Ep: Variacin de la energa potencial.En todas las transformaciones entre un tipo de energa y otro se conserva la energa total, y se conoce como teorema de la energa mecnica ( EM). Por ejemplo, si se ejerce trabajo sobre una pelota de goma para levantarla, se aumenta su energa potencial gravitatoria. Si se deja caer la pelota, esta energa potencial gravitatoria se convierte en energa cintica. Cuando la pelota choca contra el suelo, se deforma y se produce friccin entre las molculas de su material. Esta friccin se transforma en calor o energa trmica.Fuerzas conservativasPara un cuerpo de masa m que se mueve del punto 1 al 2 y luego del punto 2 al 1.Una fuerza es conservativa si el trabajo efectuado por ella sobre una partcula que se mueve en cualquier viaje de ida y vuelta es 0. EM = 0 EM : Variacin de la energa mecnica.Trabajo de fuerzas conservativas:L = EM EM = Ec + EpL = Ec + EpFuerzas no conservativasPara un cuerpo de masa m que se mueve del punto 1 al 2 y luego del punto 2 al 1.Una fuerza es no conservativa si el trabajo efectuado por ella sobre una partcula que se mueve en cualquier viaje de ida y vuelta es distinto de 0. EM 0 EM = HO EM: Variacin de la energa mecnica.HO : Trabajo de la fuerza de rozamiento.Trabajo de fuerzas no conservativas:L = EM + HOL = Ec + Ep + HOSiendo: HO = Fr.dPotenciaLa potencia desarrollada por una fuerza aplicada a un cuerpo es el trabajo realizado por sta durante el tiempo de aplicacin. La potencia se expresa en watt (W).P = L / tP = F.d / tv = d / tP = F.vTambin:P = ( Ec + Ep + HO)/tSi no hay fuerza de rozamientoP = ( Ec + Ep)/tSi no cambio su alturaP = ( Ec)/tP: potenciaCaballo de vapor: Unidad tradicional para expresar la potencia mecnica, es decir, el trabajo mecnico que puede realizar un motor por unidad de tiempo; suele abreviarse por CV. En el Sistema Internacional de unidades, la unidad de potencia es el vatio; 1 caballo de vapor equivale a 736 vatios. Su valor original era, por definicin, 75 kilogrmetros por segundo.Autor: Ricardo Santiago Netto Si utilizaste el contenido de esta pgina no olvides citar la fuente "Fisicanet"www.fisicanet.com.ar/fisica/trabajo.../ap01_trabajo_energia.php

Energa potencial [editar]Artculo principal: Energa potencialEs la energa que se le puede asociar a un cuerpo o sistema conservativo en virtud de su posicin o de su configuracin. Si en una regin del espacio existe un campo de fuerzas conservativo, la energa potencial del campo en el punto (A) se define como el trabajo requerido para mover una masa desde un punto de referencia (nivel de tierra) hasta el punto (A). Por definicin el nivel de tierra tiene energa potencial nula. Algunos tipos de energa potencial que aparecen en diversos contextos de la fsica son: La energa potencial gravitatoria asociada a la posicin de un cuerpo en el campo gravitatorio (en el contexto de la mecnica clsica). La energa potencial gravitatoria de un cuerpo de masa m en un campo gravitatorio constante viene dada por: donde h es la altura del centro de masas respecto al cero convencional de energa potencial. La energa potencial electrosttica V de un sistema se relaciona con el campo elctrico mediante la relacin:

La energa potencial elstica asociada al campo de tensiones de un cuerpo deformable.La energa potencial puede definirse solamente cuando existe un campo de fuerzas que es conservativa, es decir, que cumpla con alguna de las siguientes propiedades:1. El trabajo realizado por la fuerza entre dos puntos es independiente del camino recorrido.2. El trabajo realizado por la fuerza para cualquier camino cerrado es nulo.3. Cuando el rotor de F es cero (sobre cualquier dominio simplemente conexo).Se puede demostrar que todas las propiedades son equivalentes (es decir que cualquiera de ellas implica la otra). En estas condiciones, la energa potencial en un punto arbitrario se define como la diferencia de energa que tiene una partcula en el punto arbitrario y otro punto fijo llamado "potencial cero".Energa cintica de una masa puntual [editar]La energa cintica es un concepto fundamental de la fsica que aparece tanto en mecnica clsica, como mecnica relativista y mecnica cuntica. La energa cintica es una magnitud escalar asociada al movimiento de cada una de las partculas del sistema. Su expresin vara ligeramente de una teora fsica a otra. Esta energa se suele designar como K, T o Ec.El lmite clsico de la energa cintica de un cuerpo rgido que se desplaza a una velocidad v viene dada por la expresin:

Una propiedad interesante es que esta magnitud es extensiva por lo que la energa de un sistema puede expresarse como "suma" de las energa de partes disjuntas del sistema. As por ejemplo puesto que los cuerpos estn formados de partculas, se puede conocer su energa sumando las energas individuales de cada partcula del cuerpo.Magnitudes relacionadas [editar]La energa se define como la capacidad de realizar un trabajo. Energa y trabajo son equivalentes y, por tanto, se expresan en las mismas unidades. El calor es una forma de energa, por lo que tambin hay una equivalencia entre unidades de energa y de calor. La capacidad de realizar un trabajo en una determinada cantidad de tiempo es la potencia.Unidades de medida de energa [editar]La unidad de energa definida por el Sistema Internacional de Unidades es el julio, que se define como el trabajo realizado por una fuerza de un newton en un desplazamiento de un metro en la direccin de la fuerza, es decir, equivale a multiplicar un Newton por un metro. Existen muchas otras unidades de energa, algunas de ellas en desuso.NombreAbreviaturaEquivalencia en julios

Caloracal4,1855

Frigorafg4.185.5

Termiath4.185.500

Kilovatio horakWh3.600.000

Calora grandeCal4.185,5

Tonelada equivalente de petrleoTep41.840.000.000

Tonelada equivalente de carbnTec29.300.000.000

Tonelada de refrigeracinTR3,517/h

ElectronvoltioeV1.602176462 10-19

British Thermal UnitBTU1.055,05585[1]

Board of Trade unitBTu3600000[2]

Cheval vapeur heureCVh3.777154675 10-7 [3]

Ergioerg1 10-7

Foot poundft lb1,35581795

Poundal footpdl ft4.214011001 10-11 [4]

PotenciaDe Wikipedia, la enciclopedia libreSaltar a navegacin, bsquedaPara otros usos de este trmino, vase Potencia (desambiguacin).En fsica, potencia es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo.La potencia media queda definida por:(1) La potencia instantnea queda definida por:(2) Donde P es la potencia W es el trabajo. t es el tiempo.

Unidades de potencia [editar]Artculo principal: Unidades de potencia Sistema mtrico (SI), el vatio (W) y sus mltiplos: kW (kilovatio); MW (megavatio),... Sistema ingls, el caballo de potencia (HP), cuya equivalencia es 1HP= 745,69987158227022W Sistema tcnico de unidades, el kilogrmetro por segundo, (kgm/s) Sistema cegesimal: ergio por segundo (erg/s)