Trabajo-Energía Cinética

Las siguientes ecuaciones se definen para describir la interacción en el espacio:

 Def. 4: el producto de la fuerza (F) aplicada a un objeto, en la dirección del movimiento que produce, por la distancia (x) en la que se aplico, se define como trabajo mecánico.


Def. 5: un medio del producto de la masa (m) por la velocidad (v) al cuadrado, se define como energía cinética Ec.

Def. 6: a la masa (m) un objeto por la gravedad (g) y la altura (h) a la que se encuentra sostenido, se define como energía potencial gravitacional U

Def. 7: la energía se define como la capacidad de realizar trabajo

Def. 8 definición operacional de trabajo. Para que se realice un trabajo:
a) Debe haber una fuerza aplicada en la dirección del desplazamiento.
b) La fuerza debe actuar a través de cierta distancia, llamada desplazamiento.

Interacción en el espacio de los objetos:

Sabemos que todo fenómeno en la naturaleza, se realiza en el tiempo y en el espacio. En ocasiones, cuando la fuerza actúa durante cierta distancia, será conveniente dar una descripción relacionada con el espacio (x) y en otras la fuerza actúa en tan poco tiempo, que será conveniente describir los resultados por los cambios que ésta produce. En ambos casos se estarán discutiendo las causas y sus efectos
Ejemplos de eventos de los cuales se conoce la distancia en la que actúa la fuerza; cuando lanzas un balón tienes que empujarlo con tus manos una cierta distancia; cuando un proyectil es disparado éste es empujado por los gases mientras recorre lo largo del cañón; cuando por medio de una resortera lanzas una piedra, ésta es empujada mientras esta en contacto con la liga; mientras cae un objeto una distancia h,  éste es jalado por la fuerza de la gravedad haciendo que aumente su velocidad, etc.  En todos éstos eventos la fuerza actúa a través de una distancia. Usaremos la Ec. 3 para describir el fenómeno en el espacio:

                                                              (3)

si se multiplica la ecuación 3 por la masa (m) del objeto, se divide por 2 se obtiene,

e identificamos de la Ec. (4), ma como la fuerza F,

                                                    (5)

a los dos términos de la izquierda se les ha definido como el cambio de la Energía Cinética Ec, y al término de la derecha se le ha definido como trabajo mecánico W.

                                                                 (6)

                                                                       (7)

El trabajo realizado por la fuerza F al cambiar la velocidad del objeto de v0 a v en una distancia (x-x0), hace que cambie su energía cinética es el significado físico que se le da a la Ec. 5.

Caso F=mg, (caída libre)
 Esté caso es el más común,  la fuerza de gravedad es la que hace el trabajo sobre un objeto que es dejado caer libremente desde una altura h, en éste caso la energía potencial se transforma durante la caída en energía cinética
                                       (8)
 
Caso F=-k·x   (resorte)
 El caso  de que la fuerza sea aplicada por medio de un resorte, es necesario hacer trabajo comprimiendo o estirando el resorte, trabajo que almacena energía en el resorte, definida como energía potencial elástica.
                                   (9)

 Energía potencial

   Coloquialmente decimos; potencialmente puedo saltar sobre la mesa; es decir que tenemos o encerramos en sí potencia; capacidad para ejecutar algo o producir un efecto; capacidad para realizar un trabajo.
Cuando sostenemos un objeto, ejercemos una fuerza igual al peso, de manera que el objeto se encuentra potencialmente capacitado para realizar trabajo. Potencia que al soltarlo, es liberada cayendo hasta por ejemplo romperse, o producir un gran dolor si éste cae sobre uno de tus pies.