El concepto del trabajo es un concepto muy importante en Física, pero especialmente en el área de Dinámica. Es algo común escuchar “trabajo” en nuestro día a día, y a pesar de que está relacionado con la energía, el trabajo es un esfuerzo qué realizamos todos para llevar a cabo alguna actividad. Para la Física es lo siguiente.

¿Qué es el Trabajo en Física?

Vamos a determinar este concepto de la siguiente manera:

El trabajo es una magnitud escalar que es producida sólo cuando una fuerza mueve un cuerpo en la misma dirección en que se aplica.

¿Cuál es la fórmula del Trabajo?

El valor del trabajo se suele calcular multiplicando la magnitud de la componente de la fuerza localizada en la misma dirección en que se efectúa el movimiento por la magnitud del desplazamiento que ésta ha realizado. Matemáticamente lo veríamos de la siguiente forma:

\displaystyle T=Fd\cos \theta

Dónde:

T = Trabajo Realizado (Nm) = Joules = J

F = Magnitud de la fuerza en dirección del movimiento (N)

d = Magnitud del desplazamiento (m)

Si la fuerza que mueve el cuerpo se encuentra en la misma dirección donde se efectúa el desplazamiento, el ángulo θ es igual a 0, lo que ocasiona que el coseno de 0, sea igual a 1, entonces el trabajo sería T = Fd

\displaystyle T=Fd

Tipos de Trabajo (Según el ángulo de aplicación)

Trabajo Motor o Positivo

El trabajo motor o trabajo positivo ocurre cuando la fuerza F actúa en la dirección que favorece el movimiento, es decir, cuando el ángulo θ es nulo o forma un ángulo agudo.

Trabajo Negativo o Resistente

El trabajo negativo o resistente es aquél trabajo donde la fuerza actúa en la dirección opuesta a dicho movimiento, es decir, cuando el ángulo θ forma un ángulo obtuso. o de 180°.

Trabajo Nulo

Se le conoce como trabajo nulo aquél trabajo donde la fuerza y el ángulo de desplazamiento forman un ángulo recto o de 90°.  Es decir, cuando el vector fuerza es perpendicular al desplazamiento.

Ejercicios Resueltos de Trabajo Mecánico

Para entender mejor el tema, veamos algunos ejemplos o problemas de Trabajo Mecánico resueltos

Ejemplo 1. Vea las siguientes imágenes qué representan dos trayectorias rectilíneas, en ambos casos el niño jala a un carrito con una cierta carga, en el caso 1 el niño a un ángulo de 0° y aplica una fuerza de 20 N, en el caso 2 el niño jala con un ángulo de 60° y aplica una fuerza de 20 N. Determine el trabajo aplicado en ambos casos, la distancia del desplazamiento es de 8 metros.

 

Solución:

Caso 1: Anotemos los datos que tenemos para el primer caso.

Datos:

F = 20 N

d = 8 m

θ = 60°

Considerando los datos anteriores y sustituyendo en nuestra fórmula, tenemos.

\displaystyle T=Fd\cos \theta

\displaystyle T=\left( 20N \right)\left( 8m \right)\cos 60{}^\circ

\displaystyle T=\left( 20N \right)\left( 8m \right)\cos 60{}^\circ =80Nm=80J

Lo que sería igual a 80 Joules.

Veamos el siguiente caso 😎

Caso 2: Anotemos los datos que tenemos para el segundo caso.

Datos:

F = 20 N

d = 8 m

θ = 

Basándonos en nuestros datos y anotándolos en la fórmula, tendremos:

\displaystyle T=\left( 20N \right)\left( 8m \right)\cos 0{}^\circ =160Nm=160J

Eso sería un trabajo de 160 Joules, prácticamente el doble de trabajo que el caso 1.