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La distancia debe mostrarse en metros (unidad SI). En nuestro ejemplo del tren, determinamos el trabajo realizado sobre el tren a medida que se mueve a lo largo de la vía. Si el punto inicial se establece en 0 y el punto final en 2 metros, entonces decimos que el desplazamiento D es igual a 2 metros. 
Tenga en cuenta que la unidad de fuerza es el Newton. Supongamos que no conocemos la magnitud de la fuerza en este ejemplo. Pero sabemos que la masa del tren es igual a 0,5 kg y que la fuerza hace que acelere a 0,7 m/s. En este caso podemos encontrar el tamaño usando M x A = 0.5 x 0.7 = 0,35 newton. 
Ahora es el momento de solucionar el problema real. Con un valor para la fuerza de 0,35 Newton y un valor para el desplazamiento de 2 metros, la respuesta es: 0,35 × 2 = 0,7 julios. Es posible que haya notado que en la fórmula, como se indica en la introducción, hay una parte adicional: cos(θ). Como se mencionó anteriormente, la fuerza y la dirección del movimiento son las mismas. Esto significa que el ángulo entre ellos es igual a 0. Como cos(0) = 1, no necesitamos el ángulo, porque es igual a 1. 
Tenga en cuenta que hay una expresión alternativa para julios; 1 vatio por segundo. Vea a continuación un tratamiento más detallado del poder en relación con el trabajo. 
En nuestro problema de ejemplo, decimos que la fuerza se aplica desde un ángulo de 60 grados desde la horizontal. Si el tren todavía se mueve horizontalmente, entonces el ángulo entre el desplazamiento del tren y la fuerza es igual a 60. 
Ahora resolvamos el problema de ejemplo. Usando una calculadora determinamos que cos 60 es igual a 1/2. Complete esto en la fórmula y luego podemos resolver: 10 Newton × 2 metros × 1/2 = 10 julios. 
Supongamos, basándonos en el ejemplo anterior, que se necesitaron 12 segundos para mover el tren 5 metros. En ese caso, dividimos el trabajo realizado (86,6 julios) por el tiempo (12 segundos) para encontrar la respuesta. Entonces la potencia es: 86.6/12 = `7,22 vatios. 
Por ejemplo, en el problema de ejemplo de dos pasos anteriores, podemos suponer que el tren tenía en principio una energía mecánica total de 100 julios. Dado que la fuerza tira del tren en este ejemplo, en la dirección del movimiento, es positiva. La energía del tren es TMEI + WCarolina del Norte = 100 + 86,6 = 186, julios. Tenga en cuenta que las fuerzas no conservativas son aquellas fuerzas en las que la potencia necesaria para acelerar un objeto depende de la trayectoria del objeto. La fricción es un buen ejemplo; un objeto empujado por un camino recto corto hasta cierto punto experimentará menos fricción en promedio que un objeto empujado por un camino serpenteante más largo hasta el mismo punto final que el camino corto.
Calcular mano de obra
Contenido
En física, significa "labor" algo completamente diferente del habla cotidiana. Para ser precisos, el término "labor" se usa cuando una fuerza física hace que un objeto se mueva. En general, cuanto mayor es el desplazamiento de una fuerza dada, más trabajo se realiza. El trabajo se puede calcular con la fórmula Trabajo = F × D × cos(θ), donde F = fuerza (en newtons), D = desplazamiento (en metros) y θ = el ángulo entre el vector fuerza y la dirección del movimiento.
Pasos
Parte 1 de 3: Determinación del trabajo en una dimensión
1. Determine la dirección de la fuerza y la dirección del movimiento. Para empezar, es importante determinar tanto la dirección de la fuerza como la del objeto. Recuerde que los objetos no siempre se mueven en la misma dirección que la fuerza que se les aplica; por ejemplo, si tira de un carrito pequeño por el asa, le aplica una fuerza diagonal (si es más alto que el carrito) para moverlo hacia adelante. En esta sección tratamos situaciones en las que la fuerza y el movimiento "bien" yendo en la misma dirección. Para obtener información sobre cómo calcular la mano de obra como esta "no" Si es así, puedes leer más a continuación.
- Para aclarar esto, resolveremos el siguiente problema. Supongamos que una locomotora tira de un tren de juguete. En este caso, tanto el vector de fuerza como la dirección del movimiento del tren son iguales entre sí; adelante. En los siguientes pasos, usamos esta información para calcular el trabajo realizado por la locomotora.
2. Determinar el desplazamiento del objeto. La primera variable que necesitamos para la fórmula del trabajo es D, o desplazamiento, que suele ser fácil de encontrar. El desplazamiento es la distancia que se mueve un objeto, en línea recta. En problemas científicos, esta información suele darse, o es posible inferirla a partir de los datos. En el mundo real, puede encontrar el desplazamiento midiendo la distancia entre el punto inicial y el final (no a lo largo de la ruta recorrida, sino "mientras el cuervo vuela").
3. Determinar la fuerza ejercida sobre el objeto. Luego determine la magnitud de la fuerza utilizada para hacer que el objeto se mueva. Esta es una medida para el "Talla" de la fuerza; cuanto mayor sea la fuerza, mayor será la aceleración del objeto. Si no se proporciona la magnitud de la fuerza, puede derivarla de la masa y la aceleración del objeto (suponiendo que no haya otras fuerzas a tener en cuenta) de acuerdo con la fórmula F = M xA.
4. Multiplica la potencia por la distancia. Si conoce la magnitud de la fuerza sobre el objeto y la distancia que se ha movido, el resto es fácil. Multiplique estos dos valores juntos para encontrar el trabajo.
5. Dar la respuesta en julios. En física, oh.a. trabajo casi siempre expresado en joules. 1 Joule se define como 1 Newton ejercido sobre 1 metro, o en otras palabras, 1 Newton × metro. Esto parece lógico porque multiplicas una distancia por la fuerza y así lo expresas en Nm.
Parte 2 de 3: encontrar trabajo cuando se aplica fuerza desde un ángulo
1. Determine la fuerza y el desplazamiento como de costumbre. Arriba discutimos un problema sobre el trabajo, donde el objeto y la fuerza van en la misma dirección. En realidad, a menudo no es así. En aquellos casos en los que la fuerza sobre y el movimiento del objeto son opuestos, debe tener en cuenta la diferencia entre los dos e incluir esto en el cálculo para obtener el resultado correcto. Para empezar, encuentre la magnitud de la fuerza y el desplazamiento del objeto como de costumbre.
- Veamos otro ejemplo. En este caso, digamos que tiramos del tren como en el ejemplo anterior, pero el tirón está inclinado hacia arriba. Tendremos esto en cuenta en el siguiente paso, pero por ahora nos ceñiremos a lo básico: el desplazamiento del tren y la magnitud de la fuerza sobre el tren. Supongamos que la fuerza tiene una magnitud de 10 newtons y que el desplazamiento es de nuevo igual a 2 metros, como antes.
2. Ahora determine el ángulo entre la dirección de la fuerza y el desplazamiento. A diferencia de los ejemplos descritos anteriormente, ahora es necesario determinar la diferencia entre las dos direcciones, expresada en el ángulo. Si no se proporcionan estos datos, puede medirlos o inferirlos a partir de otra información que tenga.
3. Multiplique la fuerza F por el desplazamiento D por el ángulo cos(θ). Una vez que conoces el desplazamiento, la fuerza y el ángulo (entre vector y movimiento), resolver es casi tan fácil como sin tener en cuenta el ángulo. Simplemente tome el coseno del ángulo (probablemente necesitará una calculadora para esto) y multiplíquelo por la fuerza y el desplazamiento para encontrar su respuesta (en julios).
Parte 3 de 3: usa un valor para la mano de obra
1. También puedes invertir la fórmula para encontrar la distancia, la fuerza o el ángulo. La fórmula dada arriba es, por supuesto, útil no solo para encontrar trabajo sino también, si se le da trabajo, para encontrar las otras variables de la misma fórmula. En estos casos, simplemente aísle la variable que desea calcular y resuelva de acuerdo con principios algebraicos simples.
- Suponga que sabe que el tren es jalado con una fuerza de 20 Newtons en ángulo y se mueve a lo largo de la vía una distancia de 5 metros, haciendo 86.6 Joules de trabajo. Pero no sabemos el ángulo en el que la fuerza actúa sobre el objeto. Para resolver esto, pongamos la variable por separado y resolvámoslo así:
- 86,6 = 20 × 5 × cos(θ)
- 86,6/100 = cos(θ)
- arccos(0.866) = θ = 30
2. Divida por el tiempo que tomó el movimiento para encontrar la habilidad. El trabajo está directamente relacionado con "energía". La potencia es simplemente una forma de expresar la cantidad de trabajo realizado dentro de un sistema dado durante el tiempo que ha tomado. Por lo tanto, para encontrar la potencia, todo lo que necesita hacer es el trabajo realizado para mover el objeto, dividido por el tiempo de duración del movimiento. La potencia se expresa en unidades de Watt (igual a Joules por segundo).
3. Utilice la fórmula TMEI + WCarolina del Norte = TMEF encontrar la energía mecánica de un sistema. El trabajo también se puede utilizar para determinar la energía de un sistema dado. En la fórmula anterior, TMEI = es el inicial energía mecánica total dentro del sistema, TMEF = el final energía mecánica total dentro del sistema, y WCarolina del Norte = el trabajo realizado sobre el sistema debido a fuerzas no conservativas.. En esta fórmula, si la fuerza se mueve con la dirección del desplazamiento, entonces es positiva y si se opone, es negativa. Tenga en cuenta que ambas variables de energía se pueden encontrar con la fórmula (½)mv donde m = masa y v = volumen.
Consejos
- Si logras resolver un problema, sonríe y date palmaditas en la espalda!
- Elabora tantos ejercicios como sea posible, con los que aprendas a entender el tema.
- Sigue practicando e inténtalo de nuevo si no funciona la primera vez.
- Aprenda los siguientes puntos sobre el trabajo de parto:
- El trabajo puede ser positivo o negativo. (Aquí nos referimos al significado físico de positivo y negativo, no al significado literal.)
- El trabajo es negativo si la fuerza es opuesta a la dirección del desplazamiento.
- El trabajo es positivo si la fuerza es igual a la dirección del desplazamiento.
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