1.1.3 Cálculo del trabajo de una fuerza constante
El análisis de varias situaciones pone de manifiesto, que para la transformación o transmisión de energía mediante fuerza requiere que el punto donde esta aplicada la fuerza se desplace. Por otra parte, mientras mayor será la energía transformada o trasmitida y, en consecuencia, el trabajo realizado.
Un fuerza es conservativa cuando el trabajo de dicha fuerza es igual a la diferencia entre los valores inicial y final de una función que solo depende de las coordenadas. A dicha función se le denomina energía potencial.
1.1.3.1 Trabajo de una fuerza que tiene sentido contrario al desplazamiento
Si la carga es elevada con movimiento rectilíneo uniforme esto significa, según la primera ley de newton, que la resultante de las fuerzas que actúan sobre ella es nula, o sea, todo ocurre como si sobre la pieza no actuara fuerza alguna. Pero en tal caso la suma de los trabajos de las fuerzas aplicadas sobre el cuerpo -fuerza tensión y fuerza de gravedad- también deberá ser nula. De aquí que el trabajo de la fuerza de gravedad debe ser igual valor y signo contrario que el de la fuerza de tensión.
La situación anterior analizada muestra que el trabajo puede ser tanto positivo como negativo. En ambos casos se calcula de igual modo, pero cuando la fuerza y el desplazamiento tienen igual sentido, el trabajo es positivo y cuando tiene sentidos contrarios es negativo.
El trabajo también puede calcularse determinando primero la fuerza neta o resultante sobre el cuerpo y hallando luego el trabajo de dicha fuerza.
1.1.3.2 Trabajo de una fuerza que forma cierto ángulo con el desplazamiento
En, palabras en trabajo realizado por una fuerza constante es igual al producto de los módulos de fuerza y el desplazamiento, multiplicado por el coseno del ángulo formado entre estos.
El trabajo de gravedad al desplazar un cuerpo de una posición a otra depende solo de la fuerza de gravedad y la variación de la altura.
1.1.3.3 ¿Y cómo calcular el trabajo realizado por una fuera cuando no es constante?
E tal caso pudiera reducirse la situación a la ya conocida, en que la fuerza es constante. A fin de ilustrar esta idea, consideremos como ejemplo el trabajo de la fuerza de un resorte sobre un cuerpo que se desplaza sujeto a su extremo. Supongamos que se tira del cuerpo y luego se suelta. Como sabes, mientras el cuerpo se desplaza así la posición de equilibrio la fuerza del resorte no es constante, pero si se divide el desplazamiento en intervalos tan pequeños que en cada uno pueda considerarse a fuerza prácticamente constante.
No se usa el símbolo de igualdad porque la suma es solo aproximadamente igual al trabajo realizado, ya que en los pequeños intervalos la fuerza no es estrictamente constante. La aproximación será tanto mejor cuanto menor sea dicho intervalo, y será exacta si el tamaño de ellos se reduce indefinitivamente. Simbólicamente el proceso de reducción indefinida del tamaño de los intervalos.
Cuando un cuerpo se mueve en línea recta y la fuera aplicada sobre el tiene la misma dirección que el desplazamiento, el trabajo realizado viene dado por el área comprendido entre el grafico de F(x) y el eje de las x.
