Me cuesta entender el concepto de trabajo negativo. Por ejemplo, mi libro dice que si bajo una caja al suelo, la caja no trabajo positivo en mis manos y mis manos hacen trabajo negativo en la caja. Entonces, si el trabajo ocurre cuando una fuerza causa el desplazamiento, ¿cómo ocurre el trabajo negativo? ¿Mis manos están desplazando algo?
Comentarios
- El desplazamiento (y el movimiento) no siempre es causado por la fuerza que desea encontrarlo ' s trabajo. En su ejemplo de reducir un caja, debe tenerse en cuenta la gravedad.
- Su libro puede estar equivocado. ' s no baja lo que hace un trabajo negativo, pero, como explica joshphysics, ' s la desaceleración del movimiento.
- @ffred El libro es correcto, ya que sostener un objeto en un campo gravitacional da como resultado una fuerza normal del mano, y dado que el movimiento es hacia abajo, de hecho es un trabajo negativo
- S ligeramente tangencial, pero puede ayudar a tener una idea de lo que se entiende por trabajo negativo, eche un vistazo a las diferentes convenciones para escribir la primera ley de la termodinámica. Puede ver que lo que se define como trabajo positivo en una convención es trabajo negativo en otra.
Respuesta
En el contexto de la mecánica clásica como usted describe, el trabajo negativo se realiza mediante una fuerza sobre un objeto aproximadamente siempre que el movimiento del objeto sea en la dirección opuesta a la fuerza. Esta «oposición» es la que provoca el signo negativo en la obra. Un trabajo tan negativo indica que la fuerza tiende a ralentizar el objeto, es decir, a disminuir su energía cinética.
Para ser matemáticamente más preciso, suponga que un objeto se mueve a lo largo de una línea recta (como en su ejemplo) bajo la influencia de una fuerza $ \ mathbf F $, entonces el trabajo realizado en el objeto cuando sufre un pequeño desplazamiento $ \ Delta \ mathbf x $ es $$ W = \ mathbf F \ cdot \ Delta \ mathbf x $$ donde negrita significa que la variable es un vector y el punto representa el producto escalar. De la definición del producto escalar, tenemos $$ W = F \ Delta x \ cos \ theta $$ Donde $ F $ es la magnitud de $ \ mathbf F $, $ \ Delta x $ es la magnitud de $ \ Delta \ mathbf x $, y $ \ theta $ es el ángulo entre $ \ mathbf F $ y $ \ Delta \ mathbf x $. Tenga en cuenta, en particular, que las magnitudes son positivas por definición, por lo que $ \ cos \ theta $ es negativo si y solo de $ \ theta $ está entre $ 90 ^ \ circ $ y $ 180 ^ \ circ $. Cuando el ángulo tiene estos rangos, la fuerza tiene una componente perpendicular a la dirección del movimiento y una componente opuesta a la dirección del movimiento. El componente perpendicular no aporta nada al trabajo, y el componente opuesto al movimiento contribuye en una cantidad negativa al trabajo.
Comentarios
- Hola. Noob de física aquí. ¿Es necesariamente cierto que si θ está entre 90∘ y 180∘, hay una componente perpendicular? ¿Es lo mismo cierto para el cuadrante 1? ' estoy intentando y no puedo verlo.
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El trabajo es la componente de la fuerza paralela a la dirección del movimiento multiplicada por el desplazamiento. Ese componente de fuerza, por supuesto, podría apuntar en la dirección opuesta del movimiento (antiparalelo). El trabajo realizado por la fuerza es positivo en el primer caso y negativo en el segundo. Por ejemplo, la dirección de la fuerza de gravedad sobre un cuerpo en caída libre (que se deja caer desde el reposo) apunta hacia el centro de la Tierra, que también es la dirección de desplazamiento durante la caída. Por lo tanto, se dice que la fuerza de gravedad hace un trabajo positivo sobre el cuerpo que cae. El cuerpo que cae también experimenta una fuerza de arrastre hacia arriba debido a la resistencia del aire. Dado que la fuerza de arrastre se aplica en la dirección opuesta a la del movimiento, se dice que está haciendo un trabajo negativo en el cuerpo.