Fundamentos de Trabajo, Potencia y Energía en Física Mecánica

Trabajo

El trabajo es el producto de la fuerza aplicada a un cuerpo por el desplazamiento que le produce, siempre que la fuerza y el desplazamiento sean de la misma dirección. Por tanto, para que se realice trabajo es necesario que se produzca desplazamiento. Se mide en julios (J).

Potencia

La potencia es el trabajo realizado en la unidad de tiempo; es decir, el trabajo realizado dividido entre el tiempo empleado en realizarlo: P = W / t. Se mide en vatios (W). Otra unidad que se emplea mucho es el CV, donde 1 CV = 736 W.

En caso de que el movimiento sea uniforme, la fórmula de la potencia puede escribirse como el producto de la fuerza por la velocidad:

• P = W / t = (F · s) / t
• P = F · v

Fuerzas en Física

Fuerzas conservativas

Las fuerzas conservativas son aquellas en las que el trabajo a lo largo de un camino cerrado es nulo. El trabajo depende de los puntos inicial y final y no de la trayectoria. Por ejemplo: la fuerza gravitatoria y la fuerza elástica.

Fuerzas no conservativas

Las fuerzas no conservativas son aquellas en las que el trabajo a lo largo de un camino cerrado es distinto de 0. Estas fuerzas realizan más trabajo cuando el camino es más largo; por lo tanto, el trabajo no es independiente del camino. Por ejemplo: la fuerza que aplicamos a un cuerpo y la fuerza de rozamiento.

Energía

La energía es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo. Cuando realizamos un trabajo sobre un cuerpo, no se pierde, sino que lo absorbe el cuerpo en forma de energía y después puede realizar ese mismo trabajo. Se mide en Julios (J).

Principio fundamental de la energía

La energía ni se crea ni se destruye, solamente se transforma. Existen muchas clases de energía: hidráulica, eléctrica, nuclear, química, etc., pudiendo transformarse de una a otra.

Energía mecánica

En este tema estudiaremos la energía mecánica, que se produce por efectos mecánicos. Podemos distinguir tres clases:

• Energía Cinética (Ec): Depende de la velocidad que lleva un cuerpo. Ec = (m · v²) / 2
• Energía Potencial Gravitatoria (Epg): Depende de la posición que ocupa el cuerpo. Siempre es relativa, depende del punto de referencia que tomemos. Epg = m · g · h
• Energía Potencial Elástica (Epe): Depende de la deformación sufrida por un cuerpo elástico. Epe = (K · x²) / 2 (se mide en N/m).

La energía mecánica total se define como: Em = Ec + Epg + Epe

Relación entre trabajo y energía

El trabajo realizado sobre un cuerpo se emplea en variar su energía mecánica: W = ΔEm o W = Em₂ - Em₁.

En el caso de que no se realice trabajo sobre el cuerpo (cuando la resultante de las fuerzas exteriores es 0 y solo existen fuerzas conservativas), la energía mecánica permanece constante.