Trabajo Mecánico

¿Qué es un Trabajo Mecánico?

El trabajo mecánico es una fuerza escalar producido solo cuando una fuerza mueve un cuerpo en su misma dirección. El trabajo mecánico es algo que puede medirse con precisión. Dos factores están presentes cuando se realiza un trabajo: la aplicación de una fuerza y el movimiento del objeto por efecto de esa fuerza.

¿Cuando un cuerpo ejerce Trabajo Mecánico?

Cuando sobre un cuerpo se ejerce una fuerza constante F y el cuerpo realiza el desplazamiento S, en la dirección que actúa la fuerza, con ello se efectúa trabajo, igual al producto de los módulos de la fuerza y el desplazamiento.

¿Para que una fuerza realice Trabajo Mecánico lo único que se necesita es que un cuerpo se desplace?

Si se aplica una fuerza a un cuerpo y éste no sufre desplazamiento alguno (d=0), el trabajo de dicha fuerza es nulo. De modo que si una persona sostiene un objeto muy pesado sin desplazarlo no está realizando trabajo desde el punto de vista de la física; es decir, que aunque la persona “sude la gota gorda” sosteniendo el cuerpo, si no cambia de posición, físicamente su trabajo realizado es nulo.

¿Bajo qué condiciones el Trabajo Mecánico es nulo?:

Si el trabajo es nulo, no existen variaciones en el balance energético del sistema.

1.- Fuerza vencida
2.- Desplazamiento de esta a lo largo de su línea de acción.

No habrá trabajo mecánico cuando cualquiera de estos dos factores sea nulo o no exista. 

También si el trabajo es nulo la energía mecánica se mantendrá constante.

¿Bajo qué condiciones el Trabajo Mecánico es negativo?:

Si el trabajo es negativo, la fuerza ha absorbido energía (por ejemplo, al soltar un muelle o dejar caer un objeto).

¿El Trabajo Mecánico es una magnitud Vectorial o Escalar?, Explique:

El trabajo mecánico es una magnitud escalar porque depende del módulo de una fuerza aplicada sobre un punto material y el desplazamiento que esta le produce, es decir, que alcanza su valor máximo cuando la fuerza se aplica en la dirección y el sentido del movimiento.

 ¿Qué es Energía Potencial y de que Factores Depende?:

La energía potencial es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar.

Esta depende de la Altura, posición y fuerza del cuerpo.

¿Qué es Energía Cinética y de qué Factores Depende?:

Es aquella energía que posee debido a su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su velocidad. 

Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética. Como cualquier magnitud física que sea función de la velocidad, la energía cinética de un objeto no solo depende de la naturaleza interna de ese objeto, también depende de la relación entre el objeto y el observador (en física un observador es formalmente definido por una clase particular de sistema de coordenadas llamado sistema inercial de referencia). Magnitudes físicas como ésta son llamadas invariantes. La energía cinética esta co-localizada con el objeto y atribuido a ese campo gravitacional.

¿Qué es Energía Mecánica y de qué Factores Depende?:

Es la energía que se debe a la posición o al movimiento de un objeto. Cuando el agua de una represa se desprende, la energía potencial se convierte en energía cinética y la suma de ambas conforma la energía mecánica. Cuando se realiza trabajo para dar cuerda a un mecanismo de resorte, el resorte adquiere la capacidad de realizar trabajo sobre los engranajes de un reloj, de un timbre o de una alarma.

La energía mecánica esta depende de la posición y el movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial y cinética de un sistema mecánico. Expresa la capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar un trabajo.

La energía de una Resortera transfiere a una pequeña Piedra hace cambiar su posición. Explique lo que ocurre con la Energía que comunica la China y la Piedra: 

Si se realiza este movimiento con velocidad constante, es evidente que la masa no gana energía cinética, y si el movimiento se realiza horizontalmente tampoco gana energía potencial gravitatoria. Se conservan tanto la cantidad de movimiento como la energía cinética del sistema.

Explique qué ocurre con la Energía que interviene cuando un delantero Chuto un Balón y el Portero lo atrapan:

La respuesta está en la tercera ley del movimiento de Newton. Cuando atrapamos una pelota la mano y la pelota se mueven Juntas con el mismo desplazamiento. La pelota ejerce una fuerza FPS sobre la mano en la dirección de su desplazamiento, así que el trabajo realizado por la pelota sobre la mano es positivo. 

Sin embargo, por tercera ley de Newton, la mano ejerce una fuerza igual y opuesta FM mm P = —FP m, M sobre la pelota. Esta fuerza, que detiene la pelota, actúa opuesta al desplazamiento de la pelota. Por tanto, el trabajo realizado por la mano sobre la pelota es negativo. Puesto que la mano y la pelota tienen el mismo desplazamiento, el trabajo realizado por la mano sobre la pelota es el negativo del realizado por la pelota sobre la mano. En general, cuando un cuerpo realiza ‘trabajo negativo sobre otro, este realiza una cantidad igual de trabajo positivo sobre el primero.

Explique que ocurre con A energía cuando una Pelota de Béisbol es golpeada por un Bate y lanzada hacia el Jardín Central:

Mientras la pelota de béisbol es golpeada y se dirige hacia el centro, la energía cinética se acelera debido al impacto que recibe cuando es golpeada, adquiere cierta rapidez y el ángulo con que se direcciona la pelota es al frente.