▷ Trabajo neto

En este post se explica qué es el trabajo neto en física. De modo que encontrarás la definición de trabajo neto, cómo se calcula y, además, un ejemplo resuelto para asimilar el concepto por completo.

Índice

¿Qué es el trabajo neto?

En física, el trabajo neto es la suma de los trabajos realizados por todas las fuerzas que actúan en un sistema. Por lo tanto, el trabajo neto se calcula sumando el trabajo realizado por cada fuerza del sistema.

Por ejemplo, si en un sistema intervienen dos fuerzas (F₁ y F₂) y cada una hace un trabajo diferente (W₁ y W₂), el trabajo neto es la suma de los trabajos de las dos fuerzas (W_N=W₁+W₂).

El trabajo neto se suele representar con el símbolo W_N y se expresa en unidades de energía, por lo que la unidad del trabajo neto en el Sistema Internacional (SI) es el julio o joule (J).

El trabajo neto sirve para resumir los valores de los trabajos de todas las fuerzas que intervienen en un sistema, de este modo se puede estudiar el efecto que tiene el conjunto de fuerzas sobre el desplazamiento del sistema.

➤ Ver: ¿Qué es el trabajo?

Fórmula del trabajo neto

El trabajo neto es igual a la suma de trabajos realizados de todas las fuerzas. Por lo tanto, la fórmula del trabajo neto es W_N=W₁+W₂+…+W_n.

$\displaystyle W_N=\sum_{i=1}^n W_i=W_1+W_2+\dots +W_n$

El trabajo neto también se puede calcular multiplicando la fuerza neta del sistema por el desplazamiento por el coseno del ángulo que forman la fuerza neta y el desplazamiento.

$W_N=F_N\cdot \Delta X\cdot \text{cos}(\alpha)$

Donde:

$W_N$ es el trabajo neto.
$W_i$ es el trabajo realizado por la fuerza i.
$F_N$ es la fuerza neta.
$\Delta X$ es el desplazamiento.
$\alpha$ es el ángulo que forman la fuerza neta y el desplazamiento.

Por último, aún existe una posibilidad más para calcular el trabajo neto, que es utilizando el principio del trabajo y la energía. De hecho, este principio facilita los cálculos en algunos casos, puedes ver en qué consiste y su fórmula en el siguiente enlace:

➤ Ver: Principio del trabajo y la energía

Ejercicio resuelto del trabajo neto

Una persona arrastra un cuerpo por el suelo mediante una cuerda que forma un ángulo de 50º con la horizontal. La persona hace una fuerza de 60 N, el cuerpo tiene una masa de 3 kg y el coeficiente de rozamiento del cuerpo con el suelo es de 0,3. Si la persona consigue que el cuerpo avance 7 metros, ¿cuál es el trabajo neto?

En este problema intervienen cuatro fuerzas: la fuerza que hace la persona al cuerpo para arrastrarlo, la fuerza de rozamiento, la fuerza del peso y la fuerza normal. Así pues, primero tenemos que calcular el valor de cada fuerza para luego poder hallar el trabajo neto.

Aplicamos la fórmula del peso para determinar el valor de esta fuerza:

$\begin{aligned}P&=m\cdot g\\[2ex]P&=3\cdot 9,81\\[2ex]P&=29,43 \ N\end{aligned}$

El cuerpo está en equilibrio vertical, ya que solo avanza horizontalmente. Por lo tanto, la fuerza normal es equivalente a la fuerza del peso:

$N=P=29,43 \ N$

Luego calculamos la fuerza de rozamiento (o fuerza de fricción) utilizando su fórmula:

$\begin{aligned}F_R&=\mu \cdot N\\[2ex]F_R&=0,3\cdot 29,42\\[2ex]F_R&=8,83 \ N\end{aligned}$

Una vez sabemos el valor de cada fuerza, pasamos a determinar el trabajo efectuado por cada una. Las fuerzas del peso y normal son perpendiculares al desplazamiento, por lo que su trabajo es nulo:

$W_{Peso}=W_{Normal}=0 \ J$

Calculamos el trabajo de la fuerza de rozamiento:

$\begin{aligned}W_R&=F_R \cdot \Delta X\cdot \text{cos}(\alpha)\\[2ex]W_R&=8,83\cdot 7\cdot \text{cos}(180)\\[2ex]W_R&=-61,81 \ J\end{aligned}$

Luego calculamos el trabajo realizado por la fuerza que hace la persona sobre el cuerpo para arrastrarlo:

$\begin{aligned}W_F&=F \cdot \Delta X\cdot \text{cos}(\alpha)\\[2ex]W_F&=60\cdot 7\cdot \text{cos}(50)\\[2ex]W_R&=269,98 \ J\end{aligned}$

Y, finalmente, determinamos el trabajo neto sumando los valores de todos los trabajos calculados anteriormente:

$\begin{aligned}W_N&=W_{Peso}+W_{Normal}+W_R+W_F\\[2ex]W_N&=0+0-61,81+269,98\\[2ex]W_N&=208,17 \ J\end{aligned}$

¿Qué es el trabajo neto?

Fórmula del trabajo neto

Ejercicio resuelto del trabajo neto

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