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En esta ilustración se muestra un bloque sobre una mesa sometido a una fuerza aplicada además de a una fuerza de rozamiento. Podemos variar la masa del bloque, la fuerza aplicada y el coeficiente de rozamiento, introduciendo los valores deseados en los campos de texto apropiados y pulsando el botón de "dar valores y marcha". El coeficiente de rozamiento estático se ha fijado a μe = 0.4. Reinicio.
El trabajo es el producto de la cantidad de fuerza aplicada en la dirección del desplazamiento por el desplazamiento en sí del objeto, Δx. Para el caso de fuerzas constantes podemos escribir:
TRABAJO = F • Δx = F Δx cos(θ)
donde θ es el ángulo entre los vectores fuerza y desplazamiento. El trabajo está relacionado, además, con la Energía Cinética (EC) por el teorema de trabajo-energía:
TRABAJO = Δ EC
Considere la animación con una masa del bloque de 100 kg y varíe la fuerza entre cero y
391 N. ¿Qué sucede? El bloque no se mueve. ¿Cuál será entonces el trabajo realizado por la fuerza aplicada sobre el bloque? ¿Y cuál el de la fuerza de rozamiento estático? ¿Y el de la fuerza normal? El trabajo realizado por cada una de estas fuerzas es cero. ¿Cómo sabemos
esto? En primer lugar, no hay desplazamiento y sin desplazamiento no hay trabajo. Pero, además, tenemos como hecho general que ni la fuerza normal ni la de rozamiento estático hacen trabajo. La fuerza normal porque es perpendicular al desplazamiento y el producto escalar será en todo instante nulo. Respecto a la fuerza de rozamiento estático lo que ocurre es que no ha habido movimiento; la presencia de rozamiento estático implica que no hay desplazamiento; el bloque está estático, sin movimiento. Como resultado final tenemos que, al no haber trabajo realizado sobre el bloque, su energía cinética no puede cambiar.
Considere ahora la animación, de nuevo con el bloque de 100 kg pero con una fuerza aplicada de
446 N. ¿Qué observamos? El bloque se mueve y, de hecho, se acelera. ¿Cuál será entonces el trabajo realizado por la fuerza aplicada sobre el bloque? ¿Y cuál el de la fuerza de rozamiento? ¿Y el de la fuerza normal? ¿Y el asociado a la fuerza de la gravedad? El trabajo neto realizado en esta ocasión no es cero. ¿Cómo lo sabemos? Hay un cambio en la energía cinética y esto sólo puede ocurrir si hay trabajo desarrollado sobre el objeto. La fuerza de la gravedad no hace trabajo pues es perpendicular al desplazamiento. La normal tampoco, nunca lo hace por las razones ya vistas. La fuerza de rozamiento dinámico hace un trabajo negativo ya que la citada fuerza y el desplazamiento son opuestos; el rozamiento dinámico siempre es opuesto al movimiento y siempre realizará trabajo negativo. El trabajo desarrollado por la fuerza aplicada será positivo. El trabajo neto desarrollado sobre el objeto será
Faplicada - Frozamiento por el desplazamiento (puesto que la fuerza neta apunta en la dirección del desplazamiento). Este trabajo es el responsable del cambio en la energía cinética del objeto. Por tanto, en la tabla debajo de la animación
EC =
Fneta por x (ya que x es el desplazamiento del bloque puesto que éste arranca desde
x = 0 y, además, EC es el cambio de energía cinética puesto que el bloque parte
con EC nula).
Script creado por Steve Mellema y Chuck Niederriter y modificado por Mario
Belloni.
© 2004 Pearson Educación S. A.