En la vida diaria, estás haciendo actividades como estudiar, correr, hablar, escuchar, escalar, chismear con amigos y muchas otras cosas. ¿Lo sabías? Todas estas actividades requieren algo de energía, y la obtienes de tu alimentación diaria.
En nuestra vida cotidiana, todos comemos, obtenemos energía y realizamos alguna actividad que se llama trabajo. Cualquier actividad física o mental laboral se considera trabajo en nuestra vida diaria. Lo que se considerará como trabajo o no, depende de cómo definamos trabajo. “Naipes” podría ser considerado como trabajo para alguien y no para otro. Pero en ciencia, el trabajo tiene una cierta definición y unas condiciones.
Trabajar
Para entender el trabajo desde un punto de vista científico, pongamos un ejemplo:
- Un niño empuja una caja. La caja se mueve a cierta distancia. En esta situación, el niño ejerció una fuerza sobre la caja y la caja se desplazó. En este escenario, se ha trabajado.
- Una niña saca una caja. La caja se mueve a cierta distancia. En esta situación, la niña ejerció una fuerza sobre la caja y la caja tiene cierto desplazamiento. En este escenario, se ha trabajado.
- Una niña levanta una caja. La caja adquiere algo de altura. En esta situación, la niña ejerce una fuerza sobre la caja y la caja se desplaza. En este escenario, se ha trabajado.
Cuando analizamos las condiciones anteriores, tenemos dos cosas comunes: fuerza y desplazamiento. Entonces podemos establecer algunas condiciones para el trabajo de la siguiente manera:
- Una fuerza debe actuar sobre un objeto.
- El objeto debe tener algún desplazamiento.
Si alguna de las condiciones anteriores no ocurre, entonces no se realiza el trabajo.
Diferencia entre trabajo científico y trabajo de la vida diaria
Ram preparándose para su examen. Estudia mucho, dibuja diagramas, resuelve problemas y aprende lecciones. Es muy «trabajador» en su estudio, pero en la definición científica de trabajo, hace una pequeña cantidad de trabajo.
Considere algunos ejemplos más para aclarar el concepto científico del trabajo:
- Un niño empuja fuertemente una pared. A pesar de todos los esfuerzos del niño, la pared no se mueve. El niño se cansa totalmente. Aunque no hay desplazamiento, el trabajo realizado es cero.
- Una niña parada por unas horas con una pesada carga sobre su cabeza. Ella está exhausta cuando ejerció fuerza para pararse con la carga. La carga no tiene ningún desplazamiento, por lo que según la definición científica de trabajo, aquí no se ha realizado trabajo.
Definición de trabajo
Supongamos que se aplica una fuerza constante F sobre una caja en cierta dirección. La caja se ha desplazado una distancia d en la misma dirección que la fuerza, entonces el trabajo W realizado por la fuerza se define como
Trabajo realizado = Fuerza x Desplazamiento
W = F re …(i)
En la figura anterior, 2 (i) establece la posición inicial de la caja mientras que (ii) la posición posterior de la caja.
Por lo tanto, el trabajo realizado por la fuerza es igual a la multiplicación de la magnitud de la fuerza y la distancia recorrida por la caja en la dirección de la fuerza.
El trabajo es una cantidad escalar, lo que significa que el trabajo no tiene dirección. Solo tiene magnitud.
En la ecuación (i), si F = 1N y d = 1m, entonces el trabajo realizado por la fuerza es 1 Nm o 1 Joule. Joule es la unidad de trabajo SI (Sistema Internacional).
Por lo tanto, la cantidad de trabajo de 1 julio se define como cuando la fuerza de 1 Newton provoca un desplazamiento de 1 metro en la dirección de la fuerza.
Trabajo negativo vs trabajo positivo
Si la dirección del desplazamiento es opuesta a la dirección de la fuerza aplicada, entonces el trabajo realizado por la fuerza es negativo.
Tomemos un ejemplo para aclarar el concepto de trabajo negativo y positivo. Un hombre levanta una caja de 5 kg a la altura de 10 metros. En esta situación, una fuerza aplicada por un hombre y una fuerza de gravedad mg actúa sobre la caja.
- La dirección de la fuerza, que es aplicada por el hombre, es hacia arriba.
- La dirección de la fuerza de gravedad es hacia abajo.
- La dirección del desplazamiento es hacia arriba.
Aquí la dirección de la fuerza, que es aplicada por el hombre, y la dirección del desplazamiento es la misma. Entonces el trabajo realizado por la fuerza es positivo. Mientras que la dirección de la fuerza de gravedad y la dirección del desplazamiento son opuestas, el trabajo realizado por la fuerza de gravedad es negativo.
Problemas de muestra
Ejemplo 1. Se aplica una fuerza de 6N a una caja. La caja tiene un desplazamiento de 7 metros en la dirección de la fuerza. ¿Cuál es el trabajo realizado por la fuerza?
Solución:
Como sabemos, W = F d
W = 6 x 7 julios
W = 42 Nm o Joule (Ans).
Ejemplo 2. Un hombre levanta una carga de 10 kg a la altura de 7 metros. ¿Cuál es el trabajo realizado por el hombre y la fuerza de gravedad? (Tome g = 10 ms -2 )
Solución:
El trabajo realizado por una fuerza está dado por
W = F re
(i) Trabajo realizado por el hombre
ancho = 10 × 10 × 7
= 700 Nm o Joule (Ans)
(ii) Trabajo realizado por la fuerza de gravedad
Ancho = 10 × 10 × (-7)
= -700 Nm o Joule (Ans)
Ejemplo 3. Un niño está de pie con una carga de 7 kg sobre la cabeza durante 10 minutos. ¿Cuál es el trabajo realizado por el niño? (Tome g = 10 
)
Solución:
De acuerdo con la condición dada, el niño aplica una fuerza de 70N sobre la carga. Aunque, la carga tiene desplazamiento cero. Entonces, la palabra hecha por el niño se da como
Ancho = 70N × 0 m
= 0 julios (respuesta)
Ejemplo 4. Kavita aplica algo de fuerza sobre una caja. La caja se desplazó 2 metros en la dirección de la fuerza. Si el trabajo realizado por Kavita sobre la caja es de 20 julios, ¿cuál es la fuerza aplicada por Kavita?
Solución:
El trabajo realizado por una fuerza está dado por
W = F re
F =
Aquí W = 20 julios y d = 2 metros
F =
= 10 N (respuesta)
Ejemplo 5. ¿Cuál es el trabajo de 1 Joule?
Responder:
Cuando se aplica una fuerza de 1N sobre un objeto y el objeto se desplaza una distancia de 1 metro en la dirección de la fuerza, entonces el trabajo realizado por la fuerza es de 1 julio.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por dheerajhinaniya y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA