El trabajo mecánico

Uf. Qué trabajo más duro. ¿Tú crees? ¿Y yo qué entonces? He levantado dos fardos al mismo tiempo, mucho más trabajo. Sí. Pero yo los he subido al doble de altura.

En total, probablemente he trabajado más que tú. Sí, seguro. Trabajo es un término que usamos en el lenguaje cotidiano, que puede significar muchas cosas diferentes. Hay muchas maneras de realizar trabajo. Un policía vigilando a un criminal en su escondite, un representante de ventas haciendo una llamada, un doctor escribiendo anotaciones en el historial de un paciente.

Pero cuando hablamos de trabajo en física, tiene su propio significado especial. Cuando María y Lena discuten sobre quién ha trabajado más, sus razonamientos se acercan bastante al del término físico. Ayudémosles a resolver esto. Para realizar trabajo, necesitas aplicar una fuerza sobre algún objeto, de manera que la fuerza haga que éste se mueva. María y Lena están levantando fardos de heno aplicando la fuerza muscular sobre ellos.

Esa fuerza es lo suficientemente intensa para superar la gravedad, lo que hace que los fardos se desplacen hacia arriba. Fuerza que causa movimiento. María y Lena están haciendo trabajo en el sentido físico. ¿Quién realiza más trabajo? La cantidad de trabajo se calcula multiplicando la fuerza por el desplazamiento. Trabajo= fuerza x desplazamiento.

Podemos escribirlo como T= F x D Trabajo= fuerza x desplazamiento. Fuerza. Es la masa del fardo de heno por la gravedad de la tierra. 15 kg x 9,8 N/kg redondeando es 150. La fuerza que se requiere para levantar un fardo de heno es de 150 newtons.

María levanta con una fuerza de 150 newtons y Lena levanta con el doble de esa fuerza, 300 newtons. Ahora el desplazamiento. Lena ha levantado su carga de 300 newtons a una altura de 3 metros. María ha levantado su carga de 150 newtons a una altura de 6 metros. El trabajo de Lena es 300 N x 3 m= 900 Nm.

El trabajo de María es 150 N x 6 m. También 900 Nm. Y un metro newton es lo mismo que 1 julio. Por cada levantamiento que realizan, llevan a cabo la misma cantidad de trabajo. Tanto trabajo que es hora de un descanso.

Lena trae una bandeja que está sosteniendo sin moverse a 1 metro del suelo. Es bastante pesada. ¿Pero está haciendo algún trabajo? Al levantar, Lena se encuentra con la gravedad, por lo que ejerce una fuerza hacia arriba con la bandeja. Pero la bandeja no se mueve hacia arriba así que Lena no está haciendo ningún trabajo. ¿Y ahora? ¿Qué fuerza está ejerciendo Lena sobre la bandeja ahora? Cuando Lena camina a un paso constante casi no se requiere fuerza para mover la bandeja hacia adelante.

Pero la fuerza de elevación está dirigida hacia arriba y el trabajo sólo lo hace la fuerza que produce el desplazamiento. La fuerza hacia arriba no produce desplazamiento. La fuerza que requiere la bandeja para seguir moviéndose hacia adelante una vez que ha ganado velocidad es casi 0. La resistencia del aire es tan pequeña que podemos descartarla. Entonces a un paso constante y a igual altura, no se realiza ningún trabajo sobre la bandeja. ¿Y qué hay de esto? ¿Esto requiere trabajo?

Sí, empujar el banco a través de la grava requiere fuerza para superar la fricción. María aplica una fuerza sobre el banco que causa que se desplace en dirección a la fuerza. Digamos que se requiere una fuerza de 200 newtons para mover el banco y María lo ha movido 2 metros, por lo que ha llevado a cabo un trabajo de 200 x 2, 400 metros newton o 400 julios. El trabajo se mide en julios, igual que la energía, porque si lo piensas, el trabajo es energía creada por una fuerza, y la energía es la capacidad para hacer trabajo. ¿Confundido? No te preocupes.

Aunque domines las matemáticas de esto, es realmente difícil de comprender lo que es la energía y el trabajo.