trabajo –

Cantidad de energía recibida por un sistema material que se mueve bajo el efecto de una fuerza, e igual al producto escalar de la fuerza por el vector desplazamiento.

FÍSICO

1. Trabajo con fuerza constante

El trabajo es una noción fundamental de la mecánica. Se puede definir como el producto escalar de una fuerza constante por el vector desplazamiento de su punto de aplicación. Siendo el trabajo uno de los modos de transferencia de energía, su unidad en el Sistema Internacional (SI) es por tanto el joule, símbolo J.

Cuando una fuerza constante
mueve su punto de aplicación del punto A al punto B, hace un trabajo W igual al producto escalar del vector
por el vector de desplazamiento
:

siendo α el ángulo entre la dirección de la fuerza y ​​la del desplazamiento. Según el valor del ángulo α, el trabajo puede ser positivo (motor), negativo (resistente) o nulo:

• si 0 ≤ α <90 °, entonces 0 W_AB > 0: el trabajo es una fuerza motriz;

• si α = 90 °, entonces cos α = 0 y W_AB = 0: el trabajo es cero;

• si 90 ≤ α <180 °, entonces – 1 ≤ cos α <0 y W_AB <0: el trabajo es resistente.

Así, las fuerzas que actúan perpendicularmente al desplazamiento (cos 90 = 0) no «trabajan», como la fuerza centrífuga, por ejemplo.

2. Entrenamiento con pesas

El peso puede pensarse como una fuerza constante sobre un área extendida de unos pocos kilómetros horizontal y verticalmente sobre la superficie de la Tierra.

Peso
de un cuerpo es vertical y dirigido hacia abajo, con una intensidad PAGS = metro × gramo. Para un desplazamiento de un punto de altitud A z_EN a un punto de altitud B z_B, calculamos el trabajo del peso a partir de la fórmula general:

Un resultado de trigonometría nos muestra que AB × cos α = z_EN – z_B, de ahí la siguiente fórmula:

Podemos ver que el trabajo del peso no depende del camino seguido: depende únicamente de la altitud. z_EN punto de partida y altitud z_B desde el punto de llegada.

• Si el sistema sube: z_EN < z_B Entonces
: el trabajo es resistente;

• Si el sistema falla: z_EN > z_B Entonces
: el trabajo es la fuerza motriz.

3. Trabajo de una fuerza de fricción

En el caso de un movimiento rectilíneo, la fuerza de rozamiento
siempre es opuesto al vector de desplazamiento
. En estas condiciones, α = 180 ° (por lo tanto, cos α = – 1) y el trabajo se expresa entonces por la relación:

Este trabajo es negativo: es un trabajo resistente.

4. Teorema del trabajo y la energía cinética

La noción de trabajo entra en juego en el teorema de la energía cinética, un teorema esencial de la mecánica. Este teorema establece que la variación de la energía cinética de un sistema entre dos instantes t₁ y t₂ es igual a la suma algebraica del trabajo de las fuerzas externas aplicadas a este sistema entre estos dos tiempos, a saber:

El trabajo es motor si aumenta la energía cinética y la resistencia en caso contrario.