¿Qué es el trabajo físico?

En física, el trabajo físico se define como la fuerza aplicada multiplicada por el componente del desplazamiento que está en la misma dirección que la fuerza. Así que si estás empujando un refrigerador 2.0 m a través del piso, y necesitas aplicar 900 N, has hecho todo este trabajo:

¿1.800 qué? El trabajo en el sistema MKS se mide en julios, J, lo que equivale a 1.800 J. Casi siempre verá el trabajo expresado en julios en problemas de física. La unidad de trabajo CGS es el erg (extrañamente llamado), pero es raro que veas que se usa. (La unidad de FPS para el trabajo es el pie-libra.)

Fuerza y Newton

Por lo tanto, aplicar una fuerza de 1,0 N sobre una distancia de 1,0 m significa que ha hecho 1 julio de trabajo. 1.0 J = 1.0 x 107 ergs porque los ergs son diana-centímetros, y hay 105 dinas por Newton y 102 centímetros en un metro.

Pero el trabajo no es sólo la fuerza total aplicada multiplicada por la distancia recorrida; el único componente de una fuerza que cuenta es el que se aplica a lo largo de la dirección del viaje. Por ejemplo, mire la masa que se tira en la siguiente figura.

La fuerza aplicada a lo largo de la dirección de desplazamiento es lo que cuenta, así que quieres que el componente de F sea horizontal (¡suponiendo que estás arrastrando la masa y no la estás recogiendo!). Esa componente horizontal es F cos theta, así que el trabajo que haces, W, es éste:

Aquí, F es la fuerza aplicada, s es el desplazamiento, y theta es el ángulo entre ellos.

Ejemplo de pregunta

1. Suponga que está jalando la masa de la figura aplicando 200. N y el ángulo theta es de 40.0 grados. La respuesta correcta es 7,660 J. Usa la ecuaciónPlug en los números:

Preguntas de práctica

1. Estás tirando de una cómoda, aplicando una fuerza de 60,0 N en un ángulo de 60,0 grados. ¿Cuánto trabajo haces tirando de él más de 10,0 m?
2. Estás arrastrando un trineo sobre una cuerda a 30 grados, aplicando una fuerza de 20 N. ¿Cuánto trabajo haces en 1,0 km?
3. 3. Estás empujando una caja de platos a través del piso de la cocina, usando 100.0 J para moverla 10.0 m. Si aplicas la fuerza a 60.0 grados, ¿cuál es la fuerza que usaste?
4. Está empujando un coche fuera de servicio por la carretera, aplicando una fuerza de 800,0 N. ¿Cuánto trabajo ha hecho para mover el coche 10,0 m?

A continuación se presentan las respuestas a las preguntas de práctica:

1. 300 JUse la ecuaciónPlug en los números:
2. 1.7 x 104 JUse la ecuaciónPlug en los números:
3. 20 NUse the equationSolve for force:Plug in the numbers:
4. 8,000 JUse la ecuaciónPlug en los números: