TRABAJO Y ENERGIA

Existe una relación enorme entre el trabajo y los distintos tipos de energía de los sistemas mecánicos. Aunque  estas relaciones se obtienen de las leyes de Newton, pueden a menudo utilizarse cuando las fuerzas no se conocen o cuando el sistema es tan complicado que la aplicación directa e las leyes de Newton ofrecen dificultades insuperables.

La energía es un concepto que juega un papel clave en una enorme gama de aplicaciones.

TRABAJO

El concepto de trabajo juega un papel fundamental en el análisis de muchos problemas mecánicos.

Supongamos que un objeto es desplazado a una distancia s, y que una fuerza F que actúa sobre el tiene una componente constante F, a lo largo de s. entonces el trabajo efectuado por la fuerza se define como el producto de la componente de la fuerza por el modulo de desplazamiento.

                     W= F_sS

Si F forma un ángulo  Ө con s, como en la fig. 6.2, entonces F_S=F cos Ө y el trabajo puede escribirse como

W=Fs cos Ө

La unidad S.I. de trabajo es el Julio (J). Como el trabajo tiene dimensiones de fuerza multiplicada por distancia, un julio es un newton-metro.

Obsérvese que nuestra definición de trabajo difiere en cierta manera de su significado habitual. De acuerdo con la Ec. 6.2, hacemos el doble de trabajo al empujar un objeto sobre el suelo al doblar su peso o la distancia recorrida. Esto es coherente con la noción cotidiana de trabajo. Sin embargo, esto no es así si permanecemos en un sitio sosteniendo una carga pesada.

Creeremos entonces que estamos efectuando un duro trabajo, pero como no hay desplazamiento, concluimos que no se hace ningún trabajo sobre el peso.

Sin embargo, se hace trabajo en el cuerpo ya que los impulsos nerviosos inducen repetidamente contracciones de las fibras musculares. A diferencia de un hueso o de un poste de acero, una fibra muscular no puede sostener una carga estáticamente. Por el contrario, debe relajarse y contraerse repetidamente, haciendo trabajo en cada contracción. No somos conscientes de este proceso debido al gran número de fibras musculares y a la rapidez de las contracciones.

ENERGIA CINETICA

La energía cinética de un objeto es la medida el trabajo que un objeto puede realizar en virtud de su movimiento,

La energía cinética de traslación de un objeto de masa m y velocidad v es 1/2 mv².

El trabajo sobre un objeto y su energía cinética se relacionan mediante el siguiente principio:

La energía cinética final de un objeto es igual a su energía cinética inicial mas el trabajo total realizado sobre el por todas sus fuerzas que actuan sobre el.

OBSERVACIONES SOBRE EL TRABAJO Y LA ENERGIA

La energía mecánica total de un objeto se define como E = E_C + U,donde la energia cinetica es E_C = 1/2 mv², y la energia potencial U puede considerarse como energía debida a la posicion.

Si las fuerzas aplicadas no realizan trabajo, la energía mecánica total E es constante. En este caso

E_C + U = E_cu + U_O (W_a = 0)

Este resultado se conoce como conservación de la energía mecánica. Bajo tales circunstancias, la energía mecánica total, es decir, la suma de la energía potencial mas ala energía cinetica, permanece constante aunque cada una pueda cambiar a expensas de la otra.

BIBLIOGRAFIA:
FISICA PAG.143 EN ADELANTE