Trabajo Mecánico

1. ¿Qué es el trabajo mecánico?

• Es la energía que una fuerza transmite a un objeto cuando lo mueve.
• Fuerza: empujón o jalón.
• Desplazamiento: distancia en línea recta entre el inicio y el final, con su dirección.
• Sin desplazamiento no hay trabajo, aunque te canses.
• Ejemplo: empujar un carrito que avanza sí es trabajo; empujar una pared que no se mueve no es trabajo.

2. Cómo se calcula con fuerza constante

• Si la fuerza va en la misma dirección del movimiento:

$$W = F d$$

• Si la fuerza va inclinada un ángulo θ con el desplazamiento:

$$W = F d cos θ$$

• Donde:
  • W es el trabajo.
  • F es el valor de la fuerza.
  • d es el valor del desplazamiento.
  • θ es la abertura entre la flecha de la fuerza y la del desplazamiento.
  • cos θ es un número entre -1 y 1 que dice qué parte de la fuerza ayuda al movimiento.
• Solo la parte de la fuerza a lo largo del desplazamiento hace trabajo; la parte perpendicular no hace trabajo.
• A doble fuerza o doble distancia, doble trabajo.

3. Trabajo positivo, negativo o nulo

• Positivo: θ = 0°, cos θ = 1. La fuerza ayuda al movimiento. Ejemplo: empujar el carrito hacia adelante.
• Nulo: θ = 90°, cos θ = 0. La fuerza no ayuda ni frena. Ejemplo: el peso hacia abajo al caminar en plano horizontal.
• Negativo: θ = 180°, cos θ = -1. La fuerza frena el movimiento. Ejemplo: la fricción que se opone al avance.

4. Unidades

• El trabajo se mide en joule (J).

$$1 J = 1 N · m$$

• newton (N): unidad de fuerza.
• metro (m): unidad de distancia.

5. Ejemplo clave

• F = 50 N, d = 10 m, θ = 30°

$$W = F d cos θ = 50 × 10 × cos(30°)$$

• cos(30°) ≈ 0,866

$$W = 433 J$$

• Es positivo porque la fuerza ayuda al movimiento.

Ideas para recordar

• El trabajo mecánico es energía transmitida por mover un objeto una distancia d.
• Se calcula con W = F d cos θ.
• Se mide en joules y puede ser positivo, negativo o nulo.