Cuando se le pide que realice una tarea físicamente difícil, es probable que una persona típica diga "¡Eso es demasiado trabajo!" o "¡Eso requiere demasiada energía!"

El hecho de que estas expresiones se usan indistintamente, y que la mayoría de las personas usan "energía" y "trabajo" para significar lo mismo cuando se trata de su relación con el trabajo físico. , no es casualidad; como suele ser el caso, los términos de física a menudo son extremadamente esclarecedores, incluso cuando se usan coloquialmente por personas sin conocimientos científicos.

Los objetos que poseen energía interna por definición tienen la capacidad de hacer trabajo
. Cuando la energía cinética de un objeto (energía de movimiento; existen varios subtipos) cambia como resultado del trabajo realizado en el objeto para acelerarlo o ralentizarlo, el cambio (aumento o disminución) en su cinética la energía es igual al trabajo realizado sobre ella (que puede ser negativo).

El trabajo, en términos de ciencias físicas, es el resultado de una fuerza que desplaza o cambia la posición de un objeto con masa. "El trabajo es la fuerza por la distancia" es una forma de expresar este concepto, pero como verá, es una simplificación excesiva.

Dado que una fuerza neta acelera o cambia la velocidad de un objeto con masa, desarrollándose La relación entre el movimiento de un objeto y su energía es una habilidad crítica para cualquier estudiante de física de secundaria o universidad. El teorema de la energía del trabajo agrupa todo esto de una manera ordenada, fácil de asimilar y poderosa.
Energía y trabajo definidos

La energía y el trabajo tienen las mismas unidades básicas, kg ⋅ m ^{2 /s 2. Esta mezcla recibe una unidad SI propia, el Joule. Pero el trabajo generalmente se da en el newton-metro equivalente (N ⋅m). Son cantidades escalares, lo que significa que solo tienen una magnitud; cantidades vectoriales como F, a, vyd tienen una magnitud y una dirección.}

La energía puede ser cinética (KE) o potencial (PE), y en cada caso se presenta en numerosas formas. KE puede ser traslacional o rotacional e implicar movimiento visible, pero también puede incluir movimiento vibratorio a nivel molecular y por debajo. La energía potencial a menudo es gravitacional, pero puede almacenarse en resortes, campos eléctricos y en otros lugares de la naturaleza.

El trabajo neto (total) realizado está dado por la siguiente ecuación general:

W < sub> net \u003d F _{net ⋅ d cos θ,}

donde F _{net es la fuerza neta en el sistema, d es el desplazamiento del objeto y θ es el ángulo entre el desplazamiento y vectores de fuerza. Aunque tanto la fuerza como el desplazamiento son cantidades vectoriales, el trabajo es escalar. Si la fuerza y el desplazamiento están en direcciones opuestas (como ocurre durante la desaceleración, o una disminución de la velocidad mientras un objeto continúa en el mismo camino), entonces cos θ es negativo y W net tiene un valor negativo.
Definición del teorema trabajo-energía}

También conocido como el principio trabajo-energía, el teorema trabajo-energía establece que la cantidad total de trabajo realizado en un objeto es igual a su cambio en la energía cinética (la cinética final energía menos la energía cinética inicial). Las fuerzas trabajan para reducir la velocidad de los objetos, así como para acelerarlos, así como para mover objetos a una velocidad constante cuando hacerlo requiere superar una fuerza existente.

Si KE disminuye, entonces el trabajo neto W es negativo. En palabras, esto significa que cuando un objeto se ralentiza, se ha realizado un "trabajo negativo" en ese objeto. Un ejemplo es el paracaídas de un paracaidista, que (¡afortunadamente!) Hace que el paracaidista pierda KE ralentizándola mucho. Sin embargo, el movimiento durante este período de desaceleración (pérdida de velocidad) es descendente debido a la fuerza de gravedad, opuesta a la dirección de la fuerza de arrastre de la rampa.