Trabajo mecanico - David Gustavo

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Trabajo mecánico 
Te explicamos qué es el trabajo mecánico en física, sus características y la 
fórmula para calcularlo. Además, qué tipos existen y ejemplos. 
 
trabajo mecanico 
El trabajo mecánico es la cantidad de energía transferida a un cuerpo por 
una fuerza. 
¿Qué es el trabajo mecánico? 
En física, y más específicamente en la rama de la mecánica, se entiende 
por trabajo mecánico (o simplemente trabajo) a la acción de una fuerza 
sobre un cuerpo en reposo o movimiento, de modo tal que produzca un 
desplazamiento en el cuerpo proporcional a la energía invertida en la 
fuerza que lo mueve. Dicho de otro modo, el trabajo mecánico es la 
cantidad de energía transferida a un cuerpo por una fuerza que actúa 
sobre él. 
 
× 
El trabajo mecánico es una magnitud escalar, que se suele medir en el 
Sistema Internacional (SI) a través de joules o julios (J) y se representa 
con la letra W (del inglés Work, “Trabajo”). Además, se suele hablar de 
trabajo positivo o negativo dependiendo de si la fuerza le transfiere 
energía al objeto (trabajo positivo) o si se la resta (trabajo negativo). Así, 
por ejemplo, quien arroja una pelota realiza un trabajo positivo, mientras 
que quien la ataja realiza un trabajo negativo. 
Características del trabajo mecánico 
El trabajo mecánico se caracteriza por: 
 
Es una magnitud escalar, que se mide a través de julios (o sea, kilogramos 
por metro cuadrado entre segundo cuadrado) y se representa con la letra 
W. 
Depende directamente de la fuerza que lo ocasiona, de modo tal que para 
existir trabajo mecánico en un cuerpo, debe haber una fuerza mecánica 
aplicada sobre él a lo largo de una trayectoria definida. 
En el lenguaje corriente, se emplea el término “trabajo” para definir a 
aquella actividad mecánica cuya realización consume una cantidad de 
energía. 
La transferencia de calor (energía calórica) no se considera una forma de 
trabajo, a pesar de que consista en una transferencia de energía. 
Fórmula del trabajo mecánico 
La fórmula más sencilla para calcular el trabajo de un cuerpo que es 
movido por una fuerza suele ser la siguiente: 
 
W = F x d 
 
donde W es el trabajo realizado, F la fuerza que actúa sobre el cuerpo y D 
es la distancia del desplazamiento sufrido por el cuerpo. 
 
Sin embargo, fuerza y distancia suelen considerarse magnitudes 
vectoriales, que requieren de una orientación determinada en el espacio. 
Así, la fórmula anterior puede reformularse para incluir dicha 
orientación, de la siguiente manera: 
 
W = F x d x cos𝛂 
 
donde el coseno de alfa (cos𝛂) determina el ángulo que forman la 
dirección en que la fuerza se aplica y la dirección en que el objeto se 
mueve como resultado. 
 
Tipos de trabajo mecánico 
trabajo mecanico tipos 
El trabajo negativo ocurre cuando la fuerza aplicada se resiste al 
movimiento que el objeto traía. 
El trabajo mecánico puede ser de tres tipos, dependiendo de si se añade, 
resta o mantiene el nivel de energía en el cuerpo en movimiento. Así, 
podemos hablar de: 
 
Trabajo positivo (W > 0). Ocurre cuando la fuerza aporta energía al 
objeto en cuestión, produciendo un desplazamiento en el mismo sentido 
en que se aplicó la fuerza. Un ejemplo de esto sería un jugador de golf que 
golpea una pelota con el palo y la hace sobrevolar varios metros, o el de 
un jugador de béisbol que batea una pelota en movimiento, modificando 
la trayectoria que traía. 
Trabajo nulo (W = 0). Ocurre cuando la fuerza aplicada no produce 
desplazamiento alguno en el objeto, a pesar de que está consumiendo 
energía en el proceso. Un ejemplo de esto sería una persona que empuja 
un mueble muy pesado sin lograr que se desplace ni un milímetro. 
Trabajo negativo (W < 0). Ocurre cuando la fuerza aplicada resta energía 
al objeto en cuestión, resistiéndose al movimiento que el objeto ya traía o 
reduciendo su desplazamiento. Un ejemplo de esto sería un jugador de 
béisbol que ataja la pelota arrojada por otro, impidiéndole seguir con su 
trayectoria; o una persona que se interpone ante un objeto que cae por 
una colina y aunque no logra detenerlo del todo, logra disminuir la 
velocidad de su caída. 
Ejemplos de trabajo mecánico 
Algunos ejemplos de trabajo mecánico son: 
 
En un juego de fútbol, el árbitro cobra un penalti y Lionel Messi patea el 
balón en dirección al arco, con una fuerza de 500N, logrando que se 
desplace unos 15 metros sin tocar el suelo. ¿Cuánto trabajo realizó al 
marcar ese gol? 
Respuesta: aplicando la fórmula W = F x d, tenemos que Messi realizó un 
trabajo de 500N x 15m, es decir, un trabajo equivalente a 7500 J. 
 
Un tren avanza hacia el sur a toda máquina, directo hacia un auto 
atrapado en las vías. Un superhéroe, dándose cuenta del peligro, decide 
interponerse ante la locomotora y frenar su avance. Considerando que el 
tren trae consigo una fuerza de 20.000 N, que el superhéroe es 
invulnerable y que la locomotora está a 700 metros del auto atrapado, ¿de 
cuánto es el trabajo que debe hacer el superhéroe para frenarla? 
Respuesta: Dado que frenar la locomotora exige al menos 20.000 N en 
dirección contraria, y que al superhéroe le gustaría dejar un margen de al 
menos 2 metros entre la locomotora y el auto atrapado, sabemos que 
deberá aplicar un trabajo igual a 20.000 N x 698 m, es decir, un trabajo 
negativo de 13.960.000 J. 
¿Qué es la energía mecánica? 
La energía mecánica es la suma de la energía cinética y la energía 
potencial de un cuerpo o sistema. La energía cinética es la energía que 
tienen los cuerpos en movimiento, ya que depende de sus velocidades y 
sus masas. La energía potencial, en cambio, está asociada al trabajo de 
fuerzas que se denominan conservativas, como la fuerza elástica y la 
gravitatoria, que dependen de la masa de los cuerpos y de su posición y 
estructura. 
 
× 
El Principio de conservación de la energía establece que la energía 
mecánica se conserva (permanece constante) siempre que las fuerzas que 
actúen sobre el cuerpo o sistema sea conservadora, es decir, no le haga 
perder energía al sistema. Este principio puede escribirse 
matemáticamente de la siguiente manera: 
 
Emec = Ec + Ep = cte 
 
donde Ec es la energía cinética del sistema y Ep su energía potencial, que 
puede ser gravitatoria, elástica, eléctrica, etc. 
 
Esta relación no se cumple si el sistema se ve afectado por fuerzas no 
conservativas. Por ejemplo, en el caso de movimientos sobre superficies 
con rozamiento (como la mayoría de las superficies), la energía cinética se 
disipa en forma de calor. La energía mecánica de un sistema puede 
perderse también en forma de calor, por ejemplo ensistemas 
termodinámicos en los que la energía mecánica puede convertirse en 
térmica. 
 
La energía mecánica es frecuentemente utilizada para realizar trabajos o 
convertirla en otras formas de energía, como es el caso de la energía 
hidráulica (cuando el hombre aprovecha la energía potencial del agua que 
cae para realizar un trabajo). Otro ejemplo es la energía eólica o la 
energía mareomotriz, que utiliza la energía cinética del viento y de las 
mareas para trasformarlas en otro tipo de energía útil. 
 
 
 
Fuente: https://concepto.de/energia-mecanica/#ixzz7YIAwEFUr 
 
Fuente: https://concepto.de/trabajo-mecanico/#ixzz7YIAjvCO6 
 
Fuente: https://concepto.de/trabajo-mecanico/#ixzz7YIAZpiTL