82. TRABAJO EFECTUADO POR UNA FUERZA CONSTANTE
Curso de Física para el grado 4° de Educación Secundaria Obligatoria (ESO) en España.
Clase No. 82: Trabajo efectuado por una fuerza constante.
Tema: Energía y Trabajo.
Video producido por Julioprofe en asociación con el proyecto educativo CIBERMATEX (http://cibermatex.net).

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 Vamos a ver lo que es el trabajo efectuado por una fuerza constante. En la vida cotidiana hacer un trabajo para nosotros es sinónimo de hacer una tarea, algo que nos implique un esfuerzo físico. Pues bien, en la física el concepto de trabajo no está muy distante del concepto cotidiano. Trabajo tiene que ver con el gasto energético como la energía necesaria para poder llevar a cabo determinada acción en el campo de la física. Por ejemplo, supongamos una superficie horizontal sobre la que tenemos un bloque que vamos a trasladar hasta este sitio y eso lo vamos a conseguir aplicando una fuerza constante, como dice aquí, que vamos a llamar F. Una fuerza constante no solo en su magnitud sino también en su dirección y sentido. Por eso dibujamos el vector fuerza igual en los dos instantes. Entonces, supongamos que ese vector fuerza forma con una línea horizontal imaginaria un ángulo que vamos a llamar theta, que sería el mismo que tenemos por aquí. Un ángulo theta y este bloque sufre entonces un desplazamiento hacia la derecha, es un vector desplazamiento que vamos a llamar D. Entonces, el trabajo efectuado por esta fuerza constante F se obtiene de la siguiente manera. Trabajo se representa con la letra W y la F indica que es el trabajo realizado por esta fuerza F y es igual a la magnitud de la fuerza multiplicada por la magnitud del desplazamiento por el coseno del ángulo que forman los vectores fuerza y desplazamiento. En este caso sería el ángulo theta. Si nosotros tomamos el vector desplazamiento y a él adjuntamos el vector fuerza, es decir, trasladándolo de tal forma que el origen del vector fuerza coincida con el origen del vector desplazamiento, tenemos esta situación, entonces los vectores colocados origen con origen y vemos que el ángulo entre ellos es el ángulo theta, este mismo que hemos marcado en el dibujo. Entonces, con esa expresión encontramos el trabajo realizado por esa fuerza que mueve la caja o el bloque. Claro, en la vida real aplicar esta fuerza implica para nosotros un gasto energético que nos exige invertir algo de nuestra energía para poder mover este cuerpo. Veamos entonces las unidades en las cuales se expresa el trabajo dependiendo de las unidades en las que vayan la fuerza y el desplazamiento. Entonces, veamos, cuando la fuerza se expresa en newtons, si la unidad en el sistema internacional de la fuerza en el desplazamiento va en metros, entonces el trabajo se expresa en joules o julios. Julios o joules es la unidad en el sistema internacional para el trabajo. Podemos anticipar que es la misma unidad de energía en el sistema internacional. Trabajo y energía son dos conceptos que están perfectamente ligados. Bien, vamos ahora con las unidades en el sistema CGS. La fuerza en el sistema CGS se expresa en dinas, el desplazamiento por ser una longitud va en centímetros y el trabajo va en ergios. Ergios es la unidad de trabajo en el sistema CGS. Entonces, lo que está en color azul, unidad del sistema CGS, lo que está en color negro, unidad del sistema MKS o sistema internacional de medidas. Veamos entonces que equivalencia existe entre joules y ergios. ¿Qué es un joule? Un joule entonces es el trabajo necesario para que una fuerza de un newton produzca un desplazamiento de un metro. Joule equivale a newtons por metro. Multiplicamos los numeritos, uno por uno nos da uno y entonces acercamos newton con metro. Entonces, joule es el producto de unidades newton por metro. Recordemos que un newton equivale a 10 a la 5 dinas, o sea 100.000 dinas y un metro corresponde a 100 centímetros, es decir, 10 a la 2 centímetros. Si nosotros hacemos el producto de estas dos potencias, 10 a la 5 por 10 a la 2, dejamos la misma base y sumamos los exponentes, 5 más 2 nos da 7 y tenemos el producto dinas por centímetro, dinas centímetro nos da ergios. Entonces tenemos aquí la equivalencia entre el joule, un julio o joule y los ergios. Un joule corresponde a 10 a la 7 ergios, o sea 10 millones de ergios. Esta es entonces la equivalencia entre las unidades de trabajo o de energía en el sistema internacional y el sistema CGS.
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