Un mecánico empuja un automóvil de 2.5 × 10^3 desde el reposo hasta una rapidez , realizando 5 000 de trabajo en el proceso. En ese tiempo, el automóvil se traslada 25.0 m. Despreciando la fricción entre el automóvil y el camino, determine a) y b) la fuerza horizontal ejercida en el automóvil.
Respuestas a la pregunta
Respuesta:
El problema fundamental de la Mecánica es describir como se moverán los
cuerpos si se conocen las fuerzas aplicadas sobre él. La forma de hacerlo es
aplicando la segunda Ley de Newton, pero si la fuerza no es constante, es de-
cir la aceleración no es constante, no es fácil determinar la velocidad del cuer-
po ni tampoco su posición, por lo que no se estaría resolviendo el problema.
Los conceptos de trabajo y energía se fundamentan en las Leyes de Newton,
por lo que no se requiere ningún principio físico nuevo. Con el uso de estas
dos magnitudes físicas, se tiene un método alternativo para describir el movi-
miento, espacialmente útil cuando la fuerza no es constante, ya que en estas
condiciones la aceleración no es constante y no se pueden usar las ecuaciones
de la cinemática anteriormente estudiadas. En este caso se debe usar el proce-
so matemático de integración para resolver la segunda Ley de Newton. Ejem-
plos de fuerzas variables son aquellas que varían con la posición, comunes en
la naturaleza, como la fuerza gravitacional o las fuerzas elásticas.
5.1 TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA CONSTANTE.
Si la fuerza F que actúa sobre una partícula es constante (en magnitud y direc-
ción) el movimiento se realiza en línea recta en la dirección de la fuerza. Si la
partícula se desplaza una distancia x por efecto de la fuerza F (figura 5.1), en-
tonces se dice que la fuerza ha realizado trabajo W sobre la partícula de masa
m, que en este caso particular se define como:
W = F x