La fórmula del trabajo es W = F x S, donde F es la fuerza y S es la distancia que ha recorrido el objeto. Este trabajo también se puede determinar utilizando la diferencia de energía de un objeto.
A menudo escuchamos el término "esfuerzo" en la vida cotidiana. En general, una persona hará un esfuerzo por conseguir lo que quiere.
Pero aparentemente, los esfuerzos también se explican en la ciencia con más precisión en el campo de la física. Por lo tanto, echemos un vistazo más de cerca a lo que se llama trabajo desde el punto de vista de la física.
Esfuerzo
Definición
"Básicamente, el esfuerzo es una acción o acción sobre un objeto o sistema para cambiar el estado del sistema".
El tema de los negocios es algo común y lo hacemos a menudo en la vida cotidiana.
Por ejemplo, al mover un balde lleno de agua, hacemos un esfuerzo para que el balde se mueva de su lugar original.
Fórmula empresarial
Matemáticamente, el trabajo se define como el producto de la fuerza que actúa sobre el objeto y qué tan lejos se ha movido.
W = F. Δ s
Si ha estudiado sobre integrales, el desplazamiento de la distancia debido a la fuerza que actúa es una gráfica que cambia continuamente. Por lo tanto, la ecuación de la fórmula empresarial se puede escribir
Informacion:
W = trabajo (julios)
F = fuerza (N)
Δs = diferencia de distancia (m)
Como sabemos, la fuerza y la distancia son cantidades vectoriales. El trabajo es el producto del punto entre la fuerza y la distancia, por lo que necesitamos multiplicar los mismos componentes vectoriales. Para más detalles, veamos la imagen a continuación.
En la imagen de arriba, la persona tira de una cuerda atada a una caja con fuerza F y forma un ángulo θ. Luego, la caja se mueve s.
Dado que el trabajo es el producto de los puntos, la fuerza que se puede multiplicar por la distancia es la fuerza en el eje x. Por lo tanto, la fórmula del trabajo se puede escribir como
W = F cos θ. s
donde θ es el ángulo entre la cuerda y el plano de la caja.
En general, el esfuerzo que mencionamos a menudo es solo su valor absoluto. Sin embargo, el trabajo también puede ser positivo y negativo o incluso cero.
Se dirá que el trabajo es negativo si el objeto o sistema trabaja contra la fuerza o más fácilmente cuando la fuerza y su desplazamiento están en direcciones opuestas.
Mientras tanto, cuando la fuerza y el desplazamiento están en la misma dirección, el trabajo será positivo. Sin embargo, cuando el objeto no sufre un cambio de estado, su trabajo es cero.
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Antes de seguir discutiendo sobre negocios, primero necesitamos saber sobre el socio del esfuerzo, a saber, la energía.
El trabajo y la energía son una unidad inseparable. Esto se debe a que el esfuerzo es una forma de energía.
"Básicamente, la energía es la capacidad de trabajar".
Como ocurre cuando movemos un balde, necesitamos energía para poder mover el balde.
La energía también se clasifica en dos tipos, a saber, energía potencial y energía cinética.
Energía potencial
Básicamente, la energía potencial es una energía que posee un objeto cuando un objeto no se mueve o está en reposo. Un ejemplo es cuando levantamos un cubo de agua.
Cuando se haya levantado el cubo, para evitar que se caiga, nuestras manos se sentirán pesadas. Esto se debe a que el cucharón tiene energía potencial aunque no se mueva.
En general, la energía potencial resulta de la influencia de la fuerza de gravedad. En el caso anterior, el cucharón se sentía pesado cuando se levantaba y ya estaba arriba.
Esto se debe a que la energía potencial se ve afectada por la posición del objeto. Cuanto más alto sea el objeto, mayor será su energía potencial.
Además, la energía potencial también está influenciada por la masa y la aceleración gravitacional. Por tanto, la cantidad de energía potencial se puede escribir como
Ep = m. gramo. h
Informacion:
Ep = energía potencial (julios)
m = masa (kg)
g = aceleración debida a la gravedad (9,8 m / s2)
h = altura del objeto (m)
Además, si una empresa solo se ve afectada por la energía potencial. Por tanto, la cantidad de trabajo está determinada por la diferencia entre la energía potencial antes y después del movimiento del objeto.
W = ΔEp
W = m. gramo. (h2 - h1)
Informacion:
h2 = altura del objeto final (m)
h1 = altura del objeto inicial (m)
Energía cinética
Otro caso con energía potencial, hay una energía que poseen los objetos cuando se mueven que se llama energía cinética.
Todos los objetos en movimiento deben tener energía cinética. La cantidad de energía cinética es proporcional a la velocidad y masa del objeto.
Matemáticamente, la cantidad de energía cinética se puede escribir de la siguiente manera:
Ek = 1/2 mv 2
Informacion:
Ek = energía cinética (julios)
m = masa (kg)
v = velocidad (m / s)
Si un objeto solo se ve afectado por la energía cinética, entonces el trabajo realizado por el objeto se puede calcular a partir de la diferencia de energía cinética.
W = ΔEk
W = 1 / 2.m. (V2 - v1) 2
Informacion:
v2 = velocidad final (m / s)
v1 = velocidad inicial (m / s)
Energía mecánica
Existe un estado en el que un objeto tiene dos tipos de energía, a saber, energía potencial y energía cinética. Este estado se llama energía mecánica.
Lea también: Imagen de redes cúbicas, completa + ejemplosBásicamente, la energía mecánica es una combinación de dos tipos de energía, a saber, cinética y potencial que actúan sobre los objetos.
Em = Ep + Ek
Informacion:
Em = energía mecánica (julios)
Según la ley de conservación de la energía, una energía no se puede crear ni destruir.
Esto está estrechamente relacionado con la energía mecánica, donde si toda la energía se puede convertir de energía potencial en energía cinética o viceversa. Como resultado, la energía mecánica total siempre será la misma independientemente de la posición.
Em1 = Em2
Informacion:
Em1 = energía mecánica inicial (julios)
Em2 = energía mecánica final (julios)
Ejemplos de fórmulas de trabajo y energía
A continuación se muestran algunos ejemplos de preguntas para entender casos relacionados con la fórmula trabajo y energía.
Ejemplo 1
Un objeto con una masa de 10 kg se mueve sobre una superficie plana y resbaladiza sin ningún rozamiento, si el objeto es empujado con una fuerza de 100 N que forma un ángulo de 60 ° con la dirección horizontal. La cantidad de trabajo si el desplazamiento del objeto es de 5 m es
Responder
W = F. cos θ. S = 100. cos 60,5 = 100,0,5,5 = 250 Julios
Ejemplo 2
Un bloque con una masa de 1.800 gramos (g = 10 m / s2) se tira verticalmente durante 4 segundos. Si el bloque se mueve 2 m de altura, la potencia resultante es
Responder
Energía = Poder. hora
Ep = P. t
mg h = P. t
1,8 .10. 2 = P. 4
36 = pág.4
P = 36/4 = 9 vatios
Ejemplo 3
Un niño cuya masa es de 40 kg está en el tercer piso de un edificio a una altura de 15 m del suelo. Calcule la energía potencial del niño si el niño está ahora en el quinto piso y está a 25 m del suelo.
Responder
m = 40 kg
h = 25 m
g = 10 m / s²
Ep = mxgxh
Ep = (40) (10) (25) = 10000 julios
Ejemplo 4
Un objeto con una masa de 10 kg se mueve a 20 m / s. Ignorando la fuerza de fricción existente sobre los objetos. ¡Determina el cambio en la energía cinética si la velocidad del objeto es de 30 m / s!
Responderm = 10 kg
v1 = 20 m / s
v2 = 30 m / s
Δ Ek = Ek2-Ek1
Δ Ek = ½ m (v2²- v1²)
Δ Ek = ½ (10) (900-400) = 2500 j
Ejemplo 5
Un objeto con una masa de 2 kg cayó libremente desde lo alto de un edificio de varios pisos que tenía 100 m de altura. Si se desprecia la fricción con el aire y g = 10 ms-2, entonces el trabajo realizado por gravedad a una altura de 20 m desde el suelo es
ResponderW = mgΔ
Ancho = 2 x 10 x (100 - 20)
W = 1600 julios
De ahí la discusión sobre la fórmula del esfuerzo y la energía, ojalá te pueda ser de utilidad.