83. Problema 1 de TRABAJO EFECTUADO POR UNA FUERZA CONSTANTE
Curso de Física para el grado 4° de Educación Secundaria Obligatoria (ESO) en España.
Clase No. 83: Problema 1 de Trabajo efectuado por una fuerza constante.
Tema: Energía y Trabajo.
Video producido por Julioprofe en asociación con el proyecto educativo CIBERMATEX (http://cibermatex.net).

REDES SOCIALES

Facebook: https://www.facebook.com/julioprofenet
Twitter: https://twitter.com/julioprofenet
Instagram: https://www.instagram.com/julioprofenet

SITIO OFICIAL

http://www.julioprofe.net

APP JULIOPROFE

Para Android: https://goo.gl/XsJRwN

Para iOS: https://goo.gl/3y2VtR
 Para este problema vamos a realizar el siguiente razonamiento. Si tenemos un cuerpo cualquiera de masa m que deseamos llevar hasta un sitio más alto, es decir, vamos a subirlo a una altura h, esta altura es h, y lo vamos a hacer con velocidad constante, es decir, la velocidad en este sitio es la misma que tenemos aquí, es decir, que tenemos velocidad constante hacia arriba, es decir, en otras palabras, aceleración igual a cero. Entonces, veamos que fuerzas intervienen allí. Necesitamos hacer una fuerza hacia arriba, que vamos a llamar F, una fuerza que contrarreste el peso del cuerpo. El peso recordemos que está dirigido hacia abajo y el peso es equivalente al producto de la masa por la gravedad, ese mismo peso lo tenemos actuando aquí. Entonces, vamos a aplicar la segunda ley de Newton. Como esto tiene movimiento hacia arriba, decimos que la sumatoria de fuerzas, en este caso verticales, es igual a la masa por la aceleración. Sumatoria de fuerzas verticales nos da la fuerza neta que mueve el cuerpo. Tomamos como positiva la fuerza que va a favor del movimiento, es decir, F, porque va hacia arriba, y negativa la que va en contra del movimiento, es decir, el peso. Entonces, aquí tenemos la fuerza a favor y la fuerza en contra, y es igual a la masa por la aceleración. Tenemos entonces, la fuerza a favor tiene una magnitud F, menos el peso, que es igual a la masa por la gravedad, y tenemos que la aceleración vale cero. Entonces, vale cero porque la velocidad con la que sube es constante, por lo tanto, m por cero nos da cero, y si despejamos el valor de la fuerza, es igual a m por g. En otras palabras, la fuerza que debemos aplicar en este caso, para subir este cuerpo de masa m con velocidad constante, es una fuerza que vale lo mismo que el peso, masa por gravedad. A continuación, vamos entonces a aplicar la definición de trabajo. Cuál es el trabajo que tenemos que hacer entonces para elevar ese cuerpo? Pues recordemos que el trabajo realizado por una fuerza es igual al producto de la fuerza por el desplazamiento, por el coseno del ángulo que forman los vectores fuerza y desplazamiento. Veamos. La fuerza que aplicamos es masa por gravedad. La distancia o el desplazamiento, en este caso que sufre el cuerpo, es un vector hacia arriba que tiene una magnitud h, y en este caso el ángulo que forman los vectores fuerza que va hacia arriba y desplazamiento que también va hacia arriba, es un ángulo de cero grados, por ser vectores que tienen la misma dirección y sentido, vectores paralelos. El coseno de cero grados equivale a uno, por lo tanto, el trabajo realizado por la fuerza f es igual a masa por gravedad por altura. Entonces analicemos lo siguiente, ¿de qué depende el trabajo que realiza, en este caso, la mona cuando sube sola o cuando sube con su cría en el lomo? Depende de la masa, depende de la gravedad y depende de la altura. En las dos situaciones, es decir, si sube sola o si sube con su cría, la altura tiene un valor de 6 metros, la gravedad no podemos cambiarla, vale 10 metros sobre el segundo cuadrado. La masa es la que sí cambia, si sube sola, pues hay una masa que es la masa de la mona, si sube con su cría, la masa se incrementa, por lo tanto, vamos a tener mayor trabajo cuando la mona suba con su cría en el lomo, por haber una masa mayor. En este caso no interesa a qué rapidez suba la mona, si lo hace rápido o si lo hace despacio no interesa porque vemos que el tiempo no aparece en esa expresión, el trabajo realizado no depende del tiempo, depende de la masa, de la gravedad y de la distancia recorrida, en este caso es la altura.
[{"start": 0.0, "end": 20.3, "text": " Para este problema vamos a realizar el siguiente razonamiento."}, {"start": 20.3, "end": 29.9, "text": " Si tenemos un cuerpo cualquiera de masa m que deseamos llevar hasta un sitio m\u00e1s alto,"}, {"start": 29.9, "end": 43.120000000000005, "text": " es decir, vamos a subirlo a una altura h, esta altura es h, y lo vamos a hacer con velocidad"}, {"start": 43.12, "end": 50.76, "text": " constante, es decir, la velocidad en este sitio es la misma que tenemos aqu\u00ed, es decir,"}, {"start": 50.76, "end": 58.959999999999994, "text": " que tenemos velocidad constante hacia arriba, es decir, en otras palabras, aceleraci\u00f3n"}, {"start": 58.959999999999994, "end": 59.959999999999994, "text": " igual a cero."}, {"start": 59.959999999999994, "end": 64.67999999999999, "text": " Entonces, veamos que fuerzas intervienen all\u00ed."}, {"start": 64.68, "end": 73.32000000000001, "text": " Necesitamos hacer una fuerza hacia arriba, que vamos a llamar F, una fuerza que contrarreste"}, {"start": 73.32000000000001, "end": 76.80000000000001, "text": " el peso del cuerpo."}, {"start": 76.80000000000001, "end": 82.52000000000001, "text": " El peso recordemos que est\u00e1 dirigido hacia abajo y el peso es equivalente al producto"}, {"start": 82.52000000000001, "end": 87.12, "text": " de la masa por la gravedad, ese mismo peso lo tenemos actuando aqu\u00ed."}, {"start": 87.12, "end": 91.92000000000002, "text": " Entonces, vamos a aplicar la segunda ley de Newton."}, {"start": 91.92, "end": 97.32000000000001, "text": " Como esto tiene movimiento hacia arriba, decimos que la sumatoria de fuerzas, en este caso"}, {"start": 97.32000000000001, "end": 102.8, "text": " verticales, es igual a la masa por la aceleraci\u00f3n."}, {"start": 102.8, "end": 107.36, "text": " Sumatoria de fuerzas verticales nos da la fuerza neta que mueve el cuerpo."}, {"start": 107.36, "end": 112.72, "text": " Tomamos como positiva la fuerza que va a favor del movimiento, es decir, F, porque va hacia"}, {"start": 112.72, "end": 118.12, "text": " arriba, y negativa la que va en contra del movimiento, es decir, el peso."}, {"start": 118.12, "end": 124.4, "text": " Entonces, aqu\u00ed tenemos la fuerza a favor y la fuerza en contra, y es igual a la masa"}, {"start": 124.4, "end": 126.92, "text": " por la aceleraci\u00f3n."}, {"start": 126.92, "end": 133.6, "text": " Tenemos entonces, la fuerza a favor tiene una magnitud F, menos el peso, que es igual"}, {"start": 133.6, "end": 140.88, "text": " a la masa por la gravedad, y tenemos que la aceleraci\u00f3n vale cero."}, {"start": 140.88, "end": 147.04000000000002, "text": " Entonces, vale cero porque la velocidad con la que sube es constante, por lo tanto, m"}, {"start": 147.04, "end": 153.68, "text": " por cero nos da cero, y si despejamos el valor de la fuerza, es igual a m por g."}, {"start": 153.68, "end": 159.2, "text": " En otras palabras, la fuerza que debemos aplicar en este caso, para subir este cuerpo de masa"}, {"start": 159.2, "end": 165.88, "text": " m con velocidad constante, es una fuerza que vale lo mismo que el peso, masa por gravedad."}, {"start": 165.88, "end": 171.64, "text": " A continuaci\u00f3n, vamos entonces a aplicar la definici\u00f3n de trabajo."}, {"start": 171.64, "end": 175.39999999999998, "text": " Cu\u00e1l es el trabajo que tenemos que hacer entonces para elevar ese cuerpo?"}, {"start": 175.4, "end": 181.20000000000002, "text": " Pues recordemos que el trabajo realizado por una fuerza es igual al producto de la fuerza"}, {"start": 181.20000000000002, "end": 188.92000000000002, "text": " por el desplazamiento, por el coseno del \u00e1ngulo que forman los vectores fuerza y desplazamiento."}, {"start": 188.92000000000002, "end": 190.42000000000002, "text": " Veamos."}, {"start": 190.42000000000002, "end": 194.72, "text": " La fuerza que aplicamos es masa por gravedad."}, {"start": 194.72, "end": 201.12, "text": " La distancia o el desplazamiento, en este caso que sufre el cuerpo, es un vector hacia"}, {"start": 201.12, "end": 208.76, "text": " arriba que tiene una magnitud h, y en este caso el \u00e1ngulo que forman los vectores fuerza"}, {"start": 208.76, "end": 214.76, "text": " que va hacia arriba y desplazamiento que tambi\u00e9n va hacia arriba, es un \u00e1ngulo de cero grados,"}, {"start": 214.76, "end": 220.24, "text": " por ser vectores que tienen la misma direcci\u00f3n y sentido, vectores paralelos."}, {"start": 220.24, "end": 225.4, "text": " El coseno de cero grados equivale a uno, por lo tanto, el trabajo realizado por la fuerza"}, {"start": 225.4, "end": 230.36, "text": " f es igual a masa por gravedad por altura."}, {"start": 230.36, "end": 236.84, "text": " Entonces analicemos lo siguiente, \u00bfde qu\u00e9 depende el trabajo que realiza, en este caso,"}, {"start": 236.84, "end": 242.12, "text": " la mona cuando sube sola o cuando sube con su cr\u00eda en el lomo?"}, {"start": 242.12, "end": 246.56, "text": " Depende de la masa, depende de la gravedad y depende de la altura."}, {"start": 246.56, "end": 251.48000000000002, "text": " En las dos situaciones, es decir, si sube sola o si sube con su cr\u00eda, la altura tiene"}, {"start": 251.48000000000002, "end": 256.96000000000004, "text": " un valor de 6 metros, la gravedad no podemos cambiarla, vale 10 metros sobre el segundo"}, {"start": 256.96000000000004, "end": 258.68, "text": " cuadrado."}, {"start": 258.68, "end": 264.12, "text": " La masa es la que s\u00ed cambia, si sube sola, pues hay una masa que es la masa de la mona,"}, {"start": 264.12, "end": 270.28000000000003, "text": " si sube con su cr\u00eda, la masa se incrementa, por lo tanto, vamos a tener mayor trabajo"}, {"start": 270.28000000000003, "end": 276.96000000000004, "text": " cuando la mona suba con su cr\u00eda en el lomo, por haber una masa mayor."}, {"start": 276.96000000000004, "end": 284.8, "text": " En este caso no interesa a qu\u00e9 rapidez suba la mona, si lo hace r\u00e1pido o si lo hace despacio"}, {"start": 284.8, "end": 290.6, "text": " no interesa porque vemos que el tiempo no aparece en esa expresi\u00f3n, el trabajo realizado"}, {"start": 290.6, "end": 296.76, "text": " no depende del tiempo, depende de la masa, de la gravedad y de la distancia recorrida,"}, {"start": 296.76, "end": 322.92, "text": " en este caso es la altura."}]