10.0 TRABAJO, ENERGÍA Y POTENCIADurante algunos procesos físicos algunas cantidades se mantienen constantes cumpliendo con una ley de conservación; como esta ley es independiente de la trayectoria, permite determinar ciertas cantidades en forma sencilla. Vamos a analizar la ley de conservación de la energía mecánica con la ayuda del concepto de trabajo.
TrabajoSe realiza trabajo cuando una fuerza mueve un cuerpo en la dirección en que ella actúa. El trabajo es una cantidad escalar igual al producto de la magnitud de la fuerza, el desplazamiento y el coseno del ángulo formado entre la fuerza y el desplazamiento:
El trabajo se denota por la letra W y sus unidades son: En el sistema MKS es el Julio (J) que se define como el trabajo que realiza una fuerza de 1Nw cuando desplaza un cuerpo 1m (1J=1Nw × m). En el sistema CGS es el ergio, que es el trabajo efectuado por una fuerza de una dina cuando desplaza un cuerpo 1cm. Observa que 1J = 107 ergios. La relación matemática para el trabajo es:
Si la fuerza aplicada se encuentra completamente en la dirección del desplazamiento (cos0 ° = 1), la ecuación anterior se reduce a:
Ejemplo. ¿Qué trabajo efectúa una fuerza de 10Nw si desplaza un cuerpo 5m y forma un ángulo de 60 ° con la dirección del desplazamiento?
PotenciaLa Potencia es la rapidez con la que se realiza un trabajo. Se denota por la letra P y en el sistema internacional la unidad es el vatio (W) -en inglés watt-, (1W = 1J/s). La relación para calcular la potencia es:
Otra relación importante para determinar la potencia conociendo la fuerza y la velocidad es:
Ejemplo. Una locomotora aplica una fuerza de 12000Nw para mover los vagones a una velocidad de 5 m/s ¿Cuál es la potencia desarrollada por la locomotora?
EnergíaEs la capacidad que tiene un cuerpo para realizar trabajo. La energía se mide por el trabajo que se realiza. La unidad en el sistema Internacional es el julio [J], en el inglés es el [BTU] (british thermal unit) que equivale a 1055.056 julios o 257 calorías que es otra unidad de energía.
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