Imagine que el bulldozer empuja una gran cantidad de tierra (consideremos para este ejemplo que la fricción no es importante), estará de acuerdo que a medida que se aleja del punto de partida (al cual conocemos como punto de referencia), se describe una trayectoria o recorrido durante el cual la fuerza con la que se empuja actúa en todo momento. Ahora bien, utilizando este ejemplo - y las observaciones que del mismo se derivan - y considerando, para fines prácticos, que la fuerza es constante, podemos deducir el módulo de trabajo, el cual se define como: el resultado de una fuerza constante que actúa en dirección del desplazamiento, es decir, “el producto del magnitud F de la fuerza y la magnitud s de la distancia recorrida”.
W=F∙s
Cuando la fuerza que actúa sobre el cuerpo presenta un ángulo con respecto a la dirección del movimiento, se debe tomar en cuenta que el trabajo es el producto de dos componentes, por tanto:
W=(F∙d)cosθ
Ejemplo:
Sobre la corona de un pistón se ejerce una fuerza de 1500 lb. Considere que la fuerza es constante y el área sobre la cual actúa es 9.62〖in〗^2. Determine:
La cantidad de trabajo sobre el pistón cuando éste se desplaza una distancia de 0.041 ft y el ángulo con respecto a la línea de desplazamiento es 10°.
La cantidad de trabajo sobre el pistón cuando éste se desplaza una distancia de 1.10 ft y el ángulo con respecto a la línea de desplazamiento es 40°.
Desarrollo:
W_1=(1500 lb)(0.042 ft)∙cos10°=60.56 ft∙lb
W_2=(1500 lb)(0.10 ft)∙cos 40°=114.9 ft∙lb
El trabajo total realizado quedaría determinado por:
W_T=W_2-W_1
W_T=114.9 ft∙lb-60.56 ft∙lb=54.34 ft∙lb
En el sistema internacional de unidades (SI), la unidad de fuerza es el Newton y la de distancia es el metro, de tal manera que:
(1 Newton)(1 metro)=1 Joule
1J=1 N∙m
En el sistema británico la unidad de fuerza es la libra y la de distancia es el pie, de tal manera que:
1 J=0.7376 ft∙lb
1 ft∙lb=1.356 J
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