Trabajo mecánico en una dimensión

El concepto de trabajo, en la Física, está íntimamente relacionado con las transformaciones que experimentan los cuerpos. Entre todas ellas, una de las más evidentes y cómodas de estudiar es la de las transformaciones mecánicas (las transformaciones en el estado de movimiento de un cuerpo). En este apartado introduciremos el trabajo tal y como lo entendemos en la Física, centrándonos sobre todo en un tipo de trabajo específico llamado trabajo mecánico. Por otro lado, en las secciones anteriores hemos introducido el concepto de fuerza y desplazamiento. En esta sección asumiremos un punto material que se mueve en línea recta sobre el que actúa una fuerza constante.

Trabajo mecánico

El trabajo mecánico es una magnitud escalar que depende del módulo de una fuerza aplicada a un punto material y del desplazamiento que éste produce.

El trabajo realizado por una fuerza sobre un cuerpo es equivalente a la energía necesaria para mover este cuerpo. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra Work y se expresa en unidades de energía, es decir, en julios (J) en el Sistema Internacional de Unidades.

Dado que el trabajo es por definición un tránsito de energía, nunca se denomina incremento de trabajo, ni se simboliza como ΔW. Se expresa como:

Donde F es el módulo de fuerza, d es el desplazamiento y α es el ángulo formado entre el vector de fuerza y el vector de desplazamiento. Cuando el vector de fuerza es perpendicular al vector de desplazamiento del cuerpo sobre el que se aplica, dicha fuerza no realiza ningún trabajo. De la misma manera, si no hay desplazamiento, el trabajo también será nulo.

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Energía

El concepto de energía es uno de los más importantes en la Física y en general en casi cualquier ciencia experimental. Aunque estamos muy acostumbrados a usarlo y forma parte de nuestro vocabulario habitual, es un concepto muy difícil de definir con precisión. Uno puede definir informalmente la energía que posee un cuerpo como "una medida de su capacidad para realizar un trabajo".

La energía es una magnitud abstracta que está ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y permanece invariable en el tiempo. Es una abstracción que se asigna al estado de un sistema físico. Debido a diversas propiedades (composición química, masa, temperatura, etc.), todos los cuerpos poseen energía.

Energía cinética

Es la energía que un objeto tiene debido a su movimiento. La energía cinética depende de la masa y la velocidad del objeto según la ecuación:

E = ½ m v²

Donde m es la masa del objeto y v² la velocidad del mismo elevada al cuadrado. El valor de E también pude derivarse de la ecuación E= (m·a)d donde a es la aceleración de la masa m y d es la distancia a lo largo de la cual se acelera.

Las relaciones entre la energía cinética y la energía potencial, pueden ilustrarse elevando un objeto y dejándolo caer.

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