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La energía mecánica de un objeto está asociada a su velocidad y su posición. Resulta imposible observar la energía mecánica de un objeto. Sin embargo, podemos estudiar la energía mecánica cuando se transforma de una forma a otra o cuando se transfiere de un lugar a otro. A esta transformación o transferencia de energía la llamamos trabajo.

 

La energía se mide en las mismas unidades en que se mide el trabajo mecánico, es decir,  joule;   Kg/m , Lb/Ft.

 

Consideremos un objeto que se mueve cierto desplazamiento “d”, bajo la acción de una fuerza “F”, constante. El trabajo realizado por la fuerza se define como el producto de la magnitud de la fuerza que actúa en dirección del desplazamiento y la magnitud del desplazamiento.
 

W = F d

De acuerdo a la definición de trabajo, una fuerza realiza trabajo en un objeto cuando las siguientes dos condiciones se cumplen:
 

1. El objeto se desplaza.

2. La fuerza es en la dirección del desplazamiento

 

La primera ley de Newton establece que: “Un objeto en reposo o en movimiento con velocidad constante, es decir en línea recta con rapidez constante, permanecerá así hasta que una fuerza externa no balanceada actúe sobre él”. Es decir, para cambiar el movimiento de un objeto, hace falta la acción de una fuerza. Esta fuerza causará un cambio en el estado mecánico del objeto, por lo que podemos concluir que la misma realiza trabajo.

 

En otras palabras, ocurre una transferencia o transformación de energía. Esta energía transferida o transformada producirá un cambio observable en el movimiento del objeto.

 

Cuando una fuerza no balanceada actúa sobre un objeto, este acelera (F = ma). Si el objeto se desplaza una cierta magnitud “d” entonces la fuerza habrá realizado trabajo.
 

W = F d

W = (m a) d

Mientras la fuerza actúa en el objeto; ésta realiza trabajo en el objeto transfiriendo energía. El desplazamiento está dado por la ecuación.
 

d = ½ (vf + vi)t

La definición de aceleración es

a = (vf – vi) / t

entonces

W = [m (vf – vi) / t] [½ (vf + vi)t]

W = ½ m [(vf – vi) (vf + vi)]

W = ½ m (vf²– vi²)

W = (½ m vf²) – (½ m vi²)

 Cada término lo llamamos energía cinética (k).

La energía cinética es la energía mecánica asociada al movimiento de un objeto. Cuando un objeto se mueve, tiene energía cinética debido a su velocidad. En términos generales a mayor velocidad mayor energía.
 

k = ½ m v²

 

Donde (m) es la masa del cuerpo, y (v) es el módulo de la velocidad.

El trabajo es igual a la diferencia en la energía cinética de un objeto.
 

W = (½ m vf²) – (½ m vi²)

W = kf - ki

 

 

• Si el trabajo es positivo (W > 0), implica que la energía cinética final, kf, es mayor que la energía cinética inicial, ki. Esto significa que el objeto aumentaría su velocidad, siendo la fuerza en dirección del desplazamiento.

 

 

• Si el trabajo es negativo (W < 0), implica que la energía cinética final, kf, es menor que la energía cinética inicial, ki. Esto significa que el objeto disminuiría su velocidad, siendo la fuerza en dirección opuesta al desplazamiento.

 

• Si el trabajo es cero (W = 0), implica que la energía cinética final, kf, es igual a la energía cinética inicial, ki. Esto significa que el objeto mantendrá una velocidad constante o igual a cero.