Download Trabajo - WordPress.com

Concepto de trabajo

Se denomina trabajo
infinitesimal, al producto
escalar del vector fuerza por el
vector desplazamiento.
Trabajo neto
se puede calcular de la siguiente forma:
Wneto=W1 + W2
FACTORES DE TRABAJO
se deduce que el trabajo mecánico
esta determinado por la
intervención de dos factores :

Intensidad de la fuerza aplicada

Desplazamiento en la dirección
de la fuerza
Relación entre trabajo y energía
Presentamos la energía como la capacidad de un cuerpo de modificar
su entorno. La palabra "modificar" incluye muchas cosas: iluminar,
calentar,....moverse. El trabajo desarrollado por una fuerza es en
último término producido por algún tipo de energía. Dicha energía
se transforma en trabajo, de ahí que compartan la misma unidad de
medida el Julio (J.).
En un movimiento, fundamentalmente interviene todas o algunas de
los siguientes tipos de energía y trabajo:
ejemplo
Calcular el trabajo de una fuerza constante de 12 N, cuyo punto de
aplicación se traslada 7 m, si el ángulo entre las direcciones de la
fuerza y del desplazamiento son 0º, 60º, 90º, 135º, 180º.
potencia es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de
tiempo. Esto es equivalente a la velocidad de cambio de
energía en un sistema o al tiempo empleado en realizar
un trabajo, según queda definido por:
Donde:
P es la potencia.
E es la energía total o trabajo.
t es el tiempo.
Formulas de la potencia
ejemplo
Calcule la potencia que requiere requiere un automóvil
de 1.200 Kg. para las siguientes situaciones:
a)
El automóvil sube una pendiente de 8º a una
velocidad constante de 12 m/s.
El automóvil acelera de 14 m/s a 18 m/s en 10 s
para adelantar otro vehículo, en una carretera
horizontal. Suponga que la fuerza de roce o fuerza
de retardo es constante e igual a Fr = 500 N.
F denota la fuerza que impulsa al auto.
a)
SOLUCION.
a) A velocidad constante la aceleración es cero, de modo que
podemos escribir:
F = Fr + mg sen8º
F = 500 N + 1200 Kg.•9,8 m/s2 •sen8º = 2.137 N
Usando P = Fv, resulta P = 2.137N•12m/s = 25644 watts, que
expresada en hp resulta 34,3 hp.
b) La aceleración es (18m/s - 14m/s)10s = 0,4 m/s2.
Por 2ª ley de Newton, la resultante de las fuerzas externas debe
ser igual a ma, masa por aceleración.
F - Fr = ma
F = 1200kg•0,4m/s2 + 500N = 980 N
La potencia requerida para alcanzar los 18 m/s y adelantar es
P = Fv = 980N•18m/s = 17.640 watts ó 23,6 hp.

Energía

La energía es una magnitud física abstracta, ligada al
estado dinámico de un sistema cerrado y que
permanece invariable con el tiempo. Todos los cuerpos,
por el sólo hecho de estar formados de materia ,
contienen energía; además, pueden poseer energía
adicional debido a su movimiento, a su composición
química, a su posición, a su temperatura y a algunas
otra propiedades.
Tipos de energía
Energía potencial :
Es la energía que posee un cuerpo o sistema en virtud
de su posición o de su configuración. Si en una región
del espacio existe un campo de fuerzas conservativo,
entonces el trabajo requerido para mover una masa
cualquiera desde un punto de referencia, usualmente
llamado nivel de tierra y otro es la energía potencial del
campo.
Energía cinética:

Es igual en magnitud al trabajo requerido para llevar la
partícula al estado en el que se encuentra.
Ejemplos de potencia, energía y
trabajo
Una caja de 40 Kg. se arrastra 30 m por un piso
horizontal, aplicando una fuerza constante Fp = 100
N ejercida por una persona. Tal fuerza actúa en un
ángulo de 60º. El piso ejerce una fuerza de fricción o
de roce
Fr = 20 N. Calcular el trabajo efectuado por cada una
de las fuerzas Fp, Fr, el peso y la normal. Calcular
también el trabajo neto efectuado sobre la caja.
Solución:
Hay cuatro fuerzas que actúan sobre la caja, Fp, Fr, el peso mg y
la normal (que el piso ejerce hacia arriba).
El trabajo efectuado por el peso mg y la normal N es cero, porque
son perpendiculares al desplazamiento ( =90º para ellas).
El trabajo efectuado por Fp es:
Wp = Fpxcos (usando x en lugar de d) = (100 N)(30 m)cos60º =
1500 J.
El trabajo efectuado por la fuerza de fricción Fr es:
Wr = Frxcos180º = (20 N)(30 m)(-1) = -600 J.
El ángulo entre Fr y el desplazamiento es 180º porque fuerza y
desplazamiento apuntan en direcciones opuestas.
El trabajo neto se puede calcular en dos formas equivalentes:
Como la suma algebraica del efectuado por cada fuerza:
WNETO = 1500 J +(- 600 J) = 900 J.
Determinando primero la fuerza neta sobre el objeto a lo largo del
desplazamiento:
F(NETA)x= Fpcos - Fr
y luego haciendo
WNETO = F(NETA)xx = (Fpcos - Fr)x = (100 Ncos60º - 20 N)(30 m)
= 900 J.