Intuyendo fórmulas en física (II): el trabajo mecánico.

Por Lorenzo Hernández • 4 may, 2012 • Sección: Enseñanza

Todos usamos herramientas que nos facilitan la vida y sin las cuales no podríamos realizar ciertas tareas: destornillador, llaves inglesas, poleas, el gato del coche…La pregunta que se haría un científico curioso es ¿”por qué”? La respuesta a su uso es porque nos facilitan la vida. La respuesta a por qué  nos facilitan la vida es porque las herramientas hacen posible y más fácil nuestro trabajo reduciendo en proporciones manejables la fuerza bruta exigida: podemos apretar una tuerca mucho más fuerte con una llave inglesa que con nuestras manos; una persona que use un gato del coche corriente puede levantar 500kg con una fuerza que sólo levantaría 5 kilos directamente; o un ladrón puede abrir sin problemas la puerta de un coche con una palanca.

Pero esta disminución de la fuerza exige un sacrifico. Esta reducción de la fuerza tiene que compensarse con una aumento de la distancia sobre la cual se mueve el punto de aplicación de la fuerza. Es la famosa ley de la palanca de Arquímedes. Estudiando la palanca podemos deducir por qué se expresa matemáticamente el trabajo mecácnico de la siguiente manera:

trabajo mecánico Intuyendo fórmulas en física (II): el trabajo mecánico.

Una actividad divertida puede ser intentar descubrir cuál es la ley matemática que explica el funcionamiento de una balanza. En el siguiente vídeo podemos ver y demostrar que el producto fuerza x distancia para que la balanza esté en equilibrio es siempre constante:

Galileo descubrió que la realización de cualquier tarea que exija la aplicación de fuerza, fuerza x distancia a través de la cual se mueve su punto de aplicación, es una cantidad constante que no puede cambiarse. Gradualmente esta cantidad que se conservaba (fuerza x distancia) se llamó trabajo, palabra que fue rescatada del lenguaje común. Su nueva definición fue aceptada sin discusión por los científicos como Joule cuando estableció la equivalencia entre calor y trabajo. El concepto actual de trabajo deriva de la noción que establece que la energía no puede ser creada ni destruida, según la cual el trabajo que teneos que hacer al realizar una tarea no se ve afectado por la forma en que hacemos esa tarea.

Así pues, podemos levantar una masa de 100 kg (con un peso de 1000 N aprox.) con una masa de 5 kg (con un peso de 50 N aprox.)

370px Palanca ejemplo Intuyendo fórmulas en física (II): el trabajo mecánico.
Del mismo modo, el trabajo mecánico necesario para mover un objeto una distancia determinada será el pruducto de la fuerza necesaria para moverlo por la distancia recorrida. Como el trabajo es una manera de transmitir energía de un sistema a otro, sus unidades serán Julios.

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