Trabajo: una fuerza a lo largo de un desplazamiento
Empujar una pared y arrastrar una caja exigen esfuerzo muscular, pero en mecánica el trabajo sobre el cuerpo depende de su desplazamiento. Solo contribuye la componente de fuerza paralela a ese desplazamiento. Una fuerza perpendicular, como la normal de una pista fija y lisa, no hace trabajo sobre una partícula.
El trabajo es positivo si la fuerza favorece el desplazamiento y negativo si se opone. No lleva una dirección espacial: es un escalar con signo. Para fuerzas variables suma los trabajos elementales; en una dimensión es el área con signo bajo la gráfica Fₓ–x.
El teorema se aplica al trabajo de todas las fuerzas, incluido el rozamiento. Para una partícula de masa constante sale de Fₜ = maₜ, aₜ = v dv/ds y la integración entre dos posiciones. No exige aceleración constante.
Tirar con una cuerda inclinada
- Fuerza constante de 50 N a 60° sobre una superficie horizontal. La caja avanza 3 m.
- W_F = 50·3·cos 60° = 75 J. La normal y el peso no hacen trabajo en ese recorrido horizontal.
- Si la caja de 2 kg parte del reposo y no hay rozamiento, ½·2·v² = 75: v = √75 = 8,66 m/s.