Trabajo de una fuerza
En un día normal, probablemente te levantas, te vistes, desayunas y te vas a trabajar. Después de pasar todo el día en tu trabajo, te vas a casa, cenas, sacas a pasear al perro, tal vez ves algo de televisión y te vas a la cama. En este sentido, el trabajo puede ser casi cualquier cosa: la construcción, escribir en un teclado, conducir un autobús, dar una clase, cocinar, tratar a los pacientes y muchas otras cosas.
Pero en física, el trabajo es más específico. Es el desplazamiento de un objeto debido a una fuerza. La cantidad de trabajo que se realiza depende de la distancia a la que se desplaza el objeto. Esto hace que sea fácil poner el trabajo en una ecuación resoluble: trabajo = fuerza * distancia. Aunque esta ecuación es bastante sencilla, hay que tener en cuenta tres cosas importantes. En primer lugar, el objeto debe moverse una cierta distancia para que se realice el trabajo. En segundo lugar, la fuerza y la distancia del movimiento deben estar en la misma dirección. Y, por último, la fuerza debe ser constante.
Las unidades que utilizamos para el trabajo son los julios (J), llamados así por James Prescott Joule. Aunque ahora se le conoce por sus trabajos científicos, en realidad prefería fabricar cerveza… ¡hasta que se dio cuenta de que la ciencia podía ayudarle a ser mejor cervecero!
El julio es una combinación de los dos componentes del lado derecho de nuestra ecuación de trabajo: fuerza y distancia. En pocas palabras, un julio es un Newton-metro (N*m), y se realiza un julio de trabajo cuando se ejerce una fuerza de 1 N sobre una distancia de 1 m.
Esta cantidad de trabajo equivale a levantar una manzana por encima de tu cabeza. Apuesto a que no te habías dado cuenta de que eso cuenta como trabajo, pero en el mundo de la física, así es. Seguramente te habrás dado cuenta de que 1 J no es realmente práctico para cantidades de trabajo mayores, así que en su lugar utilizamos el kilojulio (kJ), que son 1000 J, o el megajulio (MJ), que son 1.000.000 J.
Independientemente de la cantidad de trabajo realizado, éste implica tres componentes clave: la cantidad de fuerza, la distancia desplazada y la causa del desplazamiento, que es la propia fuerza.
¿Qué es la fórmula del trabajo?
La fórmula del trabajo se utiliza para calcular el trabajo realizado para desplazar cualquier objeto. El trabajo es el producto de la fuerza aplicada y el desplazamiento en la dirección de la fuerza aplicada. El trabajo es el producto punto de los dos vectores: fuerza y desplazamiento. Por lo tanto, el trabajo es una cantidad escalar. La unidad del trabajo en el SI es el Joule (J).
La fórmula del trabajo puede expresarse como
W = F.d
W = (Fcos θ)d
Donde,
W = Trabajo realizado
F = Magnitud de la fuerza aplicada
d = Magnitud del desplazamiento en la dirección de la fuerza.
θ = es el ángulo entre los vectores: fuerza y desplazamiento
La unidad SI de trabajo es el Joule (J). Si se realiza 1 julio de trabajo, la fórmula del trabajo es 1 J = 1 N.m
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