Concepto de trabajo
Trabajo y Fuerza
Ya hemos visto y entendido el concepto de energía mecánica, como la suma de la energía cinética y potencial. Ahora vamos a introducir un nuevo concepto, el trabajo. Trabajo (W) y Energía (E) son 2 de los conceptos más importantes dentro de la física y además están muy relacionados con nuestra vida diaria por lo que los hace doblemente importantes.
En la vida diaria trabajo es todo aquello que nos supone un esfuerzo, y eso nos da una idea de lo que va a ser en física, donde entendemos por trabajo al hecho de que una fuerza (F) que actúa sobre un cuerpo es capaz de mover dicho cuerpo un distancia (s) determinada.
La fuerza (F) la expresamos en Newtons (N) y el espacio en metros (m), de esta manera podemos decir que:
Trabajo y Energía Potencial
Todo trabajo necesita de una energía para producirse, de ahí que trabajo y energía se midan en la misma unidad, Julios.
Por tanto, si queremos saber que trabajo hemos de ejercer a una masa de 1 kg para subirla a 2 metros de altura, y sin condiciones de rozamiento exteriores, será la que se corresponde con la energía potencial que tiene esa masa a 2 metros de altura, es decir Ep=m*g*h = 19,6J.
De este modo, sabiendo que T=Ep=F*s, entonces la fuerza necesaria será F=Ep/s=9,8N.
Trabajo y Energía cinética
Si lo que buscamos es una relación del trabajo con la energía cinética la podemos encontrar en base a la segunda ley de Newton:
De esta manera, si hay aceleración se trata de un movimiento uniformemente acelerado, por lo que sabemos que el espacio que recorre un cuerpo en dicho tipo de movimiento es:
Por tanto, en un entorno sin gravedad ni otras energías, si queremos acelerar un cuerpo necesitamos realizar un trabajo, que coincidirá exactamente con la energía cinética de dicho cuerpo, y lo podemos comprobar sustituyendo las ecuaciones:
Con lo que queda demostrado.
