Trabajo
En mecánica clásica, el trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a la energía necesaria para desplazar este cuerpo. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra W (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidades.
En mecánica clásica, el trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a la energía necesaria para desplazar este cuerpo. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra W (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidades.
Ya que por definición el trabajo es un tránsito de energía, nunca se refiere a él como incremento de trabajo, ni se simboliza como ΔW.
Matemáticamente se expresa como:
Donde F es el módulo de la fuerza, d es el desplazamiento y 
es el ángulo que forman entre sí el vector fuerza y el vector desplazamiento (véase dibujo).
es el ángulo que forman entre sí el vector fuerza y el vector desplazamiento (véase dibujo).
Cuando el vector fuerza es perpendicular al vector desplazamiento del cuerpo sobre el que se aplica, dicha fuerza no realiza trabajo alguno. Asimismo, si no hay desplazamiento, el trabajo también será nulo.
El Trabajo Mecánico
Es una magnitud escalar que mide la transferencia de energía de un sistema a otro. Para que una fuerza realice trabajo debe tener una componente paralela al desplazamiento.
Trabajo Realizado por una Fuerza Constante
El trabajo realizado por la fuerza F al desplazar al bloque desde A hasta B es:
WF = F D cosØ
Donde: "F" se expresa en newton (N); "D" en metros (m) y "W" en joules (J)
CASOS PARTICULARES:
- Cuando: Ø=0º; el trabajo realizado por la fuerza es positivo: WF = +FD
- Cuando: Ø=90º; el trabajo realizado por la fuerza es nulo: WF = 0
- Cuando: Ø=180º; el trabajo realizado por la fuerza es negativo: WF = -FD
Trabajo Realizado por una Fuerza Variable
Una fuerza es variable cuando ya sea su magnitud, su dirección o ambas varían. Por eso se pueden presentar tres casos:
- Varía su magnitud pero su dirección permanece constante.
- Varía su dirección pero su magnitud permanece constante.
- Varían su magnitud y su dirección .
Cuando la dirección de la fuerza permanece constante y paralela al movimiento, pero su magnitud varía. Si la magnitud de la fuerza (F) varía con la posición (x) según la gráfica mostrada; el área bajo la curva representa el trabajo realizado por dicha fuerza variable.
WF <> ÁREA BAJO LA CURVA
Si "F" se expresa en newton (N) y la posición "x" en metros (m), el trabajo "W" se expresará en joules (J)
Cuando la magnitud de la fuerza permanece constante y la fuerza es tangente a la trayectoria, el trabajo realizado por dicha fuerza es igual producto de la magnitud "F" por la longitud de la trayectoria "L".
Donde: "L" es la longitud de la trayectoria AB y se expresa en metros (m), "F" la fuerza de magnitud constante se expresa en newton (N) y "W" en joules (J).
TRABAJO NETO
El trabajo neto o trabajo total es la suma de todos los trabajo realizados por todas las fuerzas que actúan sobre un mismo cuerpo.
Energía
Energía
En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, (energía) se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico.
En La Mecánica clásica
En física clásica, la ley universal de conservación de la energía —que es el fundamento del primer principio de la termodinámica—, indica que la energía ligada a un sistema aislado permanece constante en el tiempo. Eso significa que para multitud de sistemas físicos clásicos la suma de la energía mecánica, la energía calorífica, la energía electromagnética, y otros tipos de energía potencial es un número constante. Por ejemplo, la energía cinética se cuantifica en función del movimiento de la materia, la energía potencial según propiedades como el estado de deformación o a la posición de la materia en relación con las fuerzas que actúan sobre ella, la energía térmica según su capacidad calorífica, y la energía química según la composición química.
En La Mecánica cuántica
Sin embargo, debe tenerse en cuenta que según la teoría de la relatividad la energía definida según la mecánica clásica no se conserva constante, sino que lo que se conserva en es la masa-energía equivalente. Es decir, la teoría de la relatividad especial establece una equivalencia entre masa y energía por la cual todos los cuerpos, por el hecho de estar formados de materia, poseen una energía adicional equivalente a , y si se considera el principio de conservación de la energía esta energía debe ser tomada en cuenta para obtener una ley de conservación (naturalmente en contrapartida la masa no se conserva en relatividad, sino que la única posibilidad para una ley de conservación es contabilizar juntas la energía asociada a la masa y el resto de formas de energía).
Energía Potencial
Es la energía que se le puede asociar a un cuerpo o sistema conservativo en virtud de su posición o de su configuración. Si en una región del espacio existe un campo de fuerzas conservativo, la energía potencial del campo en el punto (A) se define como el trabajo requerido para mover una masa desde un punto de referencia (nivel de tierra) hasta el punto (A). Por definición el nivel de tierra tiene energía potencial nula. Algunos tipos de energía potencial que aparecen en diversos contextos de la física son:
- La energía potencial gravitatoria asociada a la posición de un cuerpo en el campo gravitatorio (en el contexto de la mecánica clásica). La energía potencial gravitatoria de un cuerpo de masa m en un campo gravitatorio constante viene dada por:
donde h es la altura del centro de masas respecto al cero convencional de energía potencial.
- La energía potencial electrostática V de un sistema se relaciona con el campo eléctrico mediante la relación:
siendo E el valor del campo eléctrico.
La energía potencial puede definirse solamente cuando existe un campo de fuerzas que es conservativa, es decir, que cumpla con alguna de las siguientes propiedades:
- El trabajo realizado por la fuerza entre dos puntos es independiente del camino recorrido.
- El trabajo realizado por la fuerza para cualquier camino cerrado es nulo.
- Cuando el rotor de F es cero (sobre cualquier dominio simplemente conexo).
Se puede demostrar que todas las propiedades son equivalentes (es decir que cualquiera de ellas implica la otra). En estas condiciones, la energía potencial en un punto arbitrario se define como la diferencia de energía que tiene una partícula en el punto arbitrario y otro punto fijo llamado "potencial cero".
Energía Cinética
La energía cinética es un concepto fundamental de la física que aparece tanto en mecánica clásica, como mecánica relativista y mecánica cuántica. La energía cinética es una magnitud escalar asociada al movimiento de cada una de las partículas del sistema. Su expresión varía ligeramente de una teoría física a otra. Esta energía se suele designar como K, T o Ec.
El límite clásico de la energía cinética de un cuerpo rígido que se desplaza a una velocidad v viene dada por la expresión:
Una propiedad interesante es que esta magnitud es extensiva por lo que la energía de un sistema puede expresarse como "suma" de las energía de partes disjuntas del sistema. Así por ejemplo puesto que los cuerpos están formados de partículas, se puede conocer su energía sumando las energías individuales de cada partícula del cuerpo.
