Experimento 6
 
El trabajo mecánico
 
   
     
 
No siempre que se aplica una fuerza sobre un cuerpo, se realiza trabajo mecánico, pues para lograr un cambio en la energía del objeto es necesario que el objeto se desplace en la dirección en que se aplica la fuerza. Por ejemplo, si se empuja una pared y ésta no se desplaza, no se ha hecho trabajo mecánico y no se modifica su energía por más que la persona que empuja se esfuerce. El trabajo mecánico también aparece al estirar o comprimir un resorte, ya que para hacerlo es necesario aplicar una fuerza opuesta a la que ejerce el cuerpo elástico y lograr la deformación de la liga o resorte. Por ejemplo, una persona estira la cuerda de un arco para lanzar una flecha haciendo trabajo para deformarla. El trabajo mecánico consiste en deformar la cuerda, y como consecuencia ésta aumenta la energía potencial del receptor, que en este caso es la persona que desea lanzar la flecha. Cuando se utilizan ligas y resortes, su deformación es la medida del trabajo mecánico que se ha realizado.
 
 
 
  Determinar si el trabajo mecánico es proporcional a la fuerza aplicada por medio de la deformación de una liga.
     
 

Nota: Este experimento se realiza mejor con la ayuda de un compañero/a
(familiar o vecino), que le ayude a realizar las lecturas de longitud.
 
 
     
 
  • Un metro de estambre resistente.
  • Cuatro ligas.
  • Una cinta métrica o flexómetro.
  • Unas tijeras.
  • Cuatro revistas delgadas de la misma forma y tamaño.
     
 
     
 
1.
Corte una liga por un extremo con las tijeras.
     
 
2.
Amarre una revista con el estambre y amarre el extremo libre del estambre a uno de los extremos de la liga, como se ve en la figura.
     
       
     
 
3.
Mida la longitud de la liga sin estirar (L0).
     
 
4.
Jale la liga por el otro extremo hasta que la revista se levante un centímetro de la superficie de trabajo. Pida a su ayudante que mida la liga (L) y registre el dato en la hoja de respuestas.
     
 
5.
Repita el experimento con 2, 3 y 4 revistas atadas con el estambre. Utilice una liga sin deformar en cada ocasión, ya que las usadas no se recuperan completamente y habría errores en su determinación.
     
 
6.
Calcule la longitud que la liga se estiró en cada caso, por medio de la siguiente expresión: (E = L-L0) y anote los cuatro valores en la tabla de su hoja de respuestas.
     
 
     
 
1.
Complete la siguiente tabla con los resultados obtenidos en el experimento.
     
   
Número de revistas
Longitud de la liga sin de formar (L0)
Longitud de la liga de formada (L)
E= L-L0

1

2

3

4
     
 
2.
Elabore una gráfica en la que represente el valor de E (en el eje de ordenadas) y en el otro eje ponga el número de revistas (eje de abcisas). En este experimento, la fuerza aplicada es directamente proporcional al cambio en la longitud E, y el trabajo mecánico depende de la fuerza aplicada.
     
 
3.
¿Qué puede concluir de la gráfica sobre el trabajo mecánico que se requiere para desplazar las revistas cierta distancia?
     
   
     
 
¿Es el trabajo mecánico directamente proporcional al número de revistas?
     
   
     
 
De ser así, ¿qué significado tiene esto?
     
   
     
 
     
 
Explique qué concluye con este experimento.
     
   
     
 
     
  ¡A trabajar se ha dicho!
     
 
En lenguaje coloquial la palabra “trabajo” designa tanto las actividades físicas como las intelectuales, en las que se adapta y transforma algún sistema para satisfacer necesidades. Sin embargo, no todas ellas implican realizar trabajo mecánico, pues no se aplican fuerzas ni se producen desplazamientos. Cocinar, estudiar, escribir pueden costar trabajo, pero es claro que no se trata de trabajo mecánico como que se define en Física, sino de un esfuerzo físico o intelectual. Decir que alguien tiene “mucho trabajo que hacer”, es sólo una manera de decir que debe realizar muchas actividades, pero no se refiere a la necesidad de aplicar una fuerza para cambiar la energía de un sistema.
     
   
   
 

¿En qué actividades de la vida diaria realiza trabajo mecánico?
¿Qué trabajo se considera más pesado, el físico o el intelectual?
     
 

La cantidad de trabajo mecánico que una persona realiza se puede medir con precisión, pero ¿se puede hacer lo mismo con cualquier tipo de trabajo? Algunos han intentado medir el trabajo social tomando como variables el tiempo que se invierte en él y el dinero que se recibe a cambio de realizarlo. Pero lo cierto es que esto resulta complejo y los resultados no son siempre justos. Por ejemplo, el tiempo de trabajo que se necesita para hacer una mesa de madera, es algo que se puede medir, pero cambiará mucho de acuerdo a los recursos con los que se haga la mesa: a mano, con herramientas o con maquinaria.

La cantidad de trabajo en Física es un concepto claro y medible, mientras que su otra acepción es difícil de definir y establecer bajo parámetros comunes y justos.
     
 
     
 
¿Se cumplió con el propósito de este experimento? ¿Por qué?
     
   
     
 
Explique si los resultados que obtuvo de este experimento son útiles en su vida cotidiana.
     
   
     
  Del experimento 6 se puede concluir que:
     
  a)
A medida que las ligas se deformaban más se tenía la idea de que la fuerza aplicada debía ser mayor para que las revistas se levantaran a la misma distancia.
     
  b)
Si no hay desplazamiento de un objeto, no se ha realizado trabajo mecánico, a pesar de haber aplicado una fuerza.