Trabajo hecho por una fuerza constante
TRABAJO HECHO POR UNA FUERZA
CONSTANTE
Si una fuerza mueve a un objeto, se
dice que esta fuerza hace trabajo sobre el objeto. Es decir, trabajo es una
cantidad física que depende del desplazamiento del objeto donde se aplica esa
fuerza. Además el trabajo depende de la dirección relativa del desplazamiento y
la fuerza, es decir el ángulo entre ellos. El trabajo para una fuerza constante
se define como W=f.variación de desplazamiento
a) ¿cuál es la dimensión del trabajo? Muestra
tu procedimiento
b) ¿Cuál es la unidad del trabajo en el
sistema internacional? Explica como lo puedes afirmar
c) ¿es el trabajo una cantidad escalar o
vectorial? Explica tu respuesta
d) ¿puede el trabajo ser una cantidad
positiva? Explica tu razonamiento usando una gráfica
e) ¿puede el trabajo ser una cantidad negativa’ explica tu razonamiento usando una gráfica
f) ¿puede el trabajo ser cero? Explica
tu razonamiento usando una gráfica
g) El trabajo, al ser un producto punto,
podemos interpretarlo por medio de proyecciones. Menciona la interpretación más
adecuada para definición de trabajo.
h) ¿puedes intercambiar los vectores en
tu interpretación en el inciso g? Explica por qué si o por qué no.
i) El trabajo de una fuerza constante
depende del desplazamiento de acuerdo a lo anterior,
¿depende el trabajo de la distancia total recorrida por el objeto? Explica tu
razonamiento
B.
EJEMPLO DE TRABAJO
Un objeto es transportado desde el punto
A(2.0,4.0) hasta el punto B(8.0,-3.0) donde las coordenadas están dadas en
metros.
a) Dibuja el vector desplazamiento en la
figura y calcúlalo mostrando tu procedimiento
1 respuesta
a) Esto ya lo respondí en otra pregunta anterior.
Las letras usadas en las ecuaciones de dimensión son
M para la masa
L para la longitud
T para el tiempo.
El trabajo es Fuerza por espacio luego inicialmente sería
(Fuerza)L
La fuerza es masa por aceleración luego tendríamos
M(aceleración)L
La aceleración es velocidad entre tiempo luego queda
M(Velocidad)T^-1·L
Y la velocidad es espacio entre tiempo, luego queda
MLT^-1·T^-1·L =
M·L^2·T^-2
b) La unidad de trabajo en el sistema internacional se llama Julio o Joule.
No sé a que se refieren con como lo puedes afirmar.
El Julio se define como kg·m^2 / s^2 que se corresponde con las unidades de medición en el sistema internacional de la ecuación de dimensión que calculamos arriba.
c) Es una unidad escalar. Así está definido. El trabajo es el producto escalar de dos vectores y el producto escalar es un número.
d) Si, el trabajo puede ser una cantidad positiva. Siempre que el ángulo formado entre los vectores fuerza y desplazamiento sea menor de 90º el coseno del ángulo es positivo y el trabajo es positivo. Se hace el dibujo de eso y ya está.
e) Lo mismo que antes, pero ahora haz que el desplazamiento y la fuerza tengan un ángulo mayor de 90º. Por ejemplo el trabajo que hace una goma sobre una persona que hace puenting cuando ya esta la goma tensa pero aun está cayendo la persona.
f) Si, el trabajo puede ser cero. Si no hay fuerza o no hay desplazamiento está claro. Pero habiendo las dos cosas también puede ser cero si la fuerza y el desplazamiento forman 90º. Por ejemplo si transportas una maleta ya levantada no haces trabajo. (Eso dice la física, aunque parezca mentira.)
g, h, i) Ya las contesté en otra pregunta anterior.
g) Si el producto escalar se puede definir como el producto del módulo de uno de los vectores por el modulo de la proyección del otro sobre la dirección del primero.
Podemos el vector espacio por ejemplo y proyectar el vector fuerza sobre el. El producto del módulo del vector espacio por el módulo de la proyección nos dará el producto escalar.
h) Si, se pueden intercambiar. El producto escalar es conmutativo ya que vale
F·s·Cos(alfa)
Si cambiamos el papel de los vectores será
s·F·cos(-alfa)
Como el coseno de ángulos opuestos es el mismo tenemos
F·s·Cos(alfa)
Que es lo mismo.
i) Si, si la fuerza es constante depende de la distancia que se haya desplazado. Pero no solo de eso sino también del ángulo que forma la fuerza con el desplazamiento.
Uff!
El ejemplo de trabajo mándalo en otra pregunta por favor. Esta ya fue bastante larga.
