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En la vida diaria, la palabra trabajo se aplica a cualquier actividad que requiera esfuerzo muscular o intelectual. En física, su sentido es más restringido. Los físicos dicen que se realiza trabajo cuando una fuerza (c0nstante) mueve un cuerpo en la dirección en que ella actúa. El trabajo mecánico (W) es una magnitud escalar, que resulta del producto punto entre dos vectores: fuerza (F) y desplazamiento (d)
Matemáticamente lo podemos expresar así:
W = F . d
Sus unidades se obtienen de Nw . m que corresponde a Julios.
Desarrollando el producto punto lo definiremos así:
W = ô Fôô dôcos q
Vemos que el trabajo mecánico se obtiene, como el módulo de la fuerza, multiplicada por el módulo del desplazamiento y multiplicado por el coseno del ángulo que forman F y d . Veamos qué sucede cuando entre F y d se aprecian ángulos especiales:
Si q = 0° → W = ô Fôô dôcos 0 → W = Fd → Trabajo máximo
Si q = 90° → W = ô Fôô dôcos 90 → W = 0 → Trabajo nulo
Si q = 180° → W = ô Fôô dôcos 180 → W = - Fd → Trabajo mínimo
Cuando definimos el concepto de trabajo, no hicimos referencia al tiempo invertido para realizarlo. Es conveniente, para poder comparar diferentes máquinas, saber qué cantidad de trabajo se efectúa en la unidad de tiempo. Por eso definiremos:
- Potencia media: Es una magnitud escalar que relaciona el trabajo realizado en la unidad de tiempo. Matemáticamente lo definiremos como:
P = W / t
Las unidades en el S.I. las encontraremos sustituyendo: Joule / segundos a quien llamaremos vatio, en honor al ingeniero escocés que perfeccionó la máquina de vapor James Watt
En la vida práctica, se utilizan aún otras unidades como:
Caballo-Vapor (CV) = 735 Wat
Horse-Power (HP) = 746 Wat
- Potencia instantánea: Es la razón del trabajo elemental al tiempo, correspondiente cuando este tiende a cero. Es decir:
P = DW / D t ®0
- Relación entre potencia y velocidad: Definamos potencia y desarrollemos la fórmula del trabajo
P = W / t
P = F D d cos q / D t Si (Dd / Dt ) = v
P = F v cos q
ACTIVIDAD
1. Presente y analice dos ejemplos en los que:
· Aún presente una fuerza, esta no realice trabajo.
· Una fuerza que realice un trabajo negativo
2. Cuáles son las unidades del trabajo en el sistema C.G.S. y Técnico? Defina cada unidad y presente un resumen de sus diversas equivalencias
3. Cómo relacionar el concepto de potencia con los autos de fórmula 1? Explique
4. Cuando tenemos en nuestras manos la factura de electricidad, apreciamos una relación entre el dinero que pagamos y los KWh / mes consumidos. Qué significan esos KWh / mes consumidos?
5. En los juegos olímpicos, dos atletas, uno pequeño y otro gigante, levantan iguales pesas del suelo hasta arriba de sus cabezas. Según el reglamento, hay empate y los declaran ganadores. Es justa la decisión de los jueces? Efectuaron el mismo trabajo? Cómo podrías modificar la ley de este deporte, según el peso del atleta o según su altura?
6. Si realizas un gráfico de Fuerza constante Vs. desplazamiento, cómo definirías el trabajo, con base en la gráfica?
http://www.youtube.com/watch?v=P8JnJGQdT7w&feature=BFa&list=ULcKuEk0EJqbI&index=4
http://www.youtube.com/watch?v=O59Qca7NN_w&feature=related
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