Trabajo y energía

Work and Energy

En física, hay trabajo solo cuando una fuerza mueve un objeto en la dirección de la fuerza, y el trabajo W es la fuerza F por la distancia d. Si empujas un muro con fuerza pero no se mueve, el trabajo es cero. Al hacer trabajo se transfiere energía (cinética o potencial) y, sin fricción, su suma (energía mecánica) se conserva. En esta página cambia la fuerza y la distancia para ver cómo cambian el trabajo y la energía.

¿Qué es el 'trabajo' en física?

📦 Intuición — 'trabajo' cotidiano vs físico

①En la vida diaria: estudiar, pensar es trabajo

②En física: solo hay trabajo si una fuerza desplaza al objeto

③Empujas un muro pero no se mueve → trabajo = 0

fuerza F50 N

distancia d5 m

Relación trabajo-energía

⚡ Energía = capacidad de hacer trabajo

①Si haces trabajo, aumenta la energía del objeto

②Subirlo → aumenta la energía potencial

③Acelerarlo → aumenta la cinética

Tipos de energía

🔋 Cinética y potencial

①Cinética: la del cuerpo en movimiento (más velocidad, más KE)

②Potencial: la de los cuerpos en altura

③Mecánica = cinética + potencial

④Sin rozamiento, la mecánica se conserva

Resumen

Definición de trabajo

W = F × d

trabajo (J) = fuerza (N) × distancia (m)

Energía cinética

E_k = 12mv²

proporcional a la masa y al cuadrado de la velocidad

Energía potencial

E_p = m g h

masa × g × altura

🎯 Puntos clave

①Trabajo = fuerza × distancia (J = N·m)

②Solo hay trabajo si la fuerza apunta en el sentido del movimiento

③Hacer trabajo transfiere energía

④KE + PE = constante (sin fricción)

⑤1 J = trabajo de 1 N en 1 m

Ejemplos y evaluación de unidad

Ejemplo 1

Se aplica una fuerza de 10 N a un objeto y se le desplaza 5 m en la dirección de la fuerza. ¿Cuánto trabajo se realiza, en julios?

Trabajo = fuerza × distancia recorrida (cuando la fuerza y el movimiento van en la misma dirección).

Trabajo = 10 N × 5 m = 50 J.

▸ 50 J (10 × 5 = 50)

1 J es el trabajo de mover un objeto 1 m con una fuerza de 1 N.

Ejemplo 2

Un objeto de 2 kg de masa se mueve a 3 m/s. ¿Cuál es su energía cinética, en julios? (energía cinética = ½mv²)

Energía cinética = ½ × masa × rapidez².

½ × 2 kg × (3 m/s)² = ½ × 2 × 9 = 9 J.

▸ 9 J (½ × 2 × 3² = 9)

La energía cinética es proporcional al cuadrado de la rapidez, así que al duplicar la rapidez se vuelve cuatro veces mayor.

Evaluación de unidad

¿Cuál afirmación sobre el trabajo y la energía es correcta?

①Por mucho que empujes una pared, si no se mueve el trabajo realizado es cero

②La unidad de trabajo es el newton (N)

③La energía cinética es directamente proporcional a la rapidez

④La energía potencial es la misma sin importar la altura

⑤Se realiza trabajo aun cuando la fuerza es perpendicular al movimiento

▸ ① Por mucho que empujes una pared, si no se mueve el trabajo realizado es cero

La unidad de trabajo es el julio (J) (② falso), y la energía cinética es proporcional al cuadrado de la rapidez (③ falso).

La energía potencial mgh es proporcional a la altura (④ falso) y cuando la fuerza es perpendicular al movimiento el trabajo es cero (⑤ falso); sin movimiento el trabajo realizado es cero (① correcto).

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