En este artículo encontrarás qué es el trabajo y qué es la energía en física. Además, podrás ver cuál es la relación entre el trabajo y la energía así como cuáles son las diferencias entre estos dos conceptos físicos.
Índice
Trabajo
En física, el trabajo de una fuerza aplicada sobre un cuerpo es la energía necesaria para desplazar dicho cuerpo. Así pues, el trabajo se define como el producto de la fuerza aplicada por el desplazamiento realizado.
Por ejemplo, cuando empujamos una caja por el suelo estamos haciendo un trabajo para moverla. Otro ejemplo, cuando cogemos un objeto del suelo estamos realizando un trabajo para poder levantarlo.
En general, el trabajo se representa mediante el símbolo W y se expresa en julios o joules (J).
El trabajo realizado por una fuerza es igual al producto de la fuerza aplicada por el desplazamiento por el coseno del ángulo que forman la fuerza con el desplazamiento. Por lo tanto, la fórmula del trabajo es la siguiente:
Donde:
es el trabajo realizado.
es el valor de la fuerza aplicada.
es el desplazamiento del cuerpo sobre el cual se ha aplicado la fuerza.
es el ángulo que forman la fuerza aplicada y el desplazamiento del cuerpo.
Energía
En física, la energía se define como la capacidad que tiene un cuerpo o sistema de realizar un trabajo. Es decir, la energía es una magnitud física que indica cuantas cosas o cuanta cantidad de algo puede hacer funcionar un sistema.
La unidad de energía en el Sistema Internacional es el julio o joule (J).
Así pues, cuando un sistema físico tiene mucha energía almacenada, significa que podrá funcionar durante mucho tiempo. Por ejemplo, cuando cargamos un teléfono móvil con energía eléctrica, este puede funcionar durante mucho tiempo sin necesidad de esta conectado a la corriente.
Diferencia entre trabajo y energía
Para acabar de entender ambos conceptos, vamos a ver en detalle cuál es la diferencia entre el trabajo y la energía.
En física, la diferencia entre el trabajo y la energía es que la energía es la capacidad de moverse o hacer mover algo, en cambio, el trabajo es la energía que se transmite mediante una fuerza para hacer un movimiento.
Por ejemplo, un motor es un sistema que transforma la energía eléctrica en movimiento. Así pues, la energía es lo que se suministra al motor mediante un cable para que pueda hacer el movimiento y, por otro lado, el trabajo es la energía que gasta el motor al hacer la fuerza para mover un objeto.
Por lo tanto, el trabajo y la energía están relacionados, ya que al hacer un trabajo sobre un sistema se le está transmitiendo una energía a dicho sistema para que pueda moverse.
Teorema del trabajo y la energía
En física, el teorema del trabajo y la energía (o principio del trabajo y la energía) establece que el trabajo neto es igual a la variación de energía cinética. Es decir, el trabajo realizado por la suma de todas las fuerzas del sistema es equivalente al cambio de energía cinética que experimenta dicho sistema.
![\begin{aligned}W&=\Delta E_c\\[2ex]W&=E_{c_f}-E_{c_i}\\[2ex]W&=\cfrac{1}{2}\cdot m\cdot v_f^2-\cfrac{1}{2}\cdot m\cdot v_i^2\end{aligned}](https://www.ingenierizando.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-cd06334f2fcc98c02eb181d9e8b123c5_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Donde:
- es el trabajo neto.
es la variación de la energía cinética.
y 
son la energía cinética final y la energía cinética inicial.
es la masa del cuerpo o sistema.
y 
son la velocidad final y la velocidad inicial del cuerpo o sistema.
Por lo tanto, el teorema del trabajo y la energía es un teorema de física que nos permite relacionar el trabajo realizado por las fuerzas que actúan sobre un cuerpo con el cambio de velocidad de ese cuerpo.
El teorema del trabajo y la energía también se conoce como teorema de las fuerzas vivas.
Trabajo y energía mecánica
Cuando actúan fuerzas no conservativas en el sistema, la energía mecánica no se conserva, sino que se pierde debido al trabajo que hacen las fuerzas no conservativas.
En concreto, la variación de la energía mecánica, es decir, la cantidad de energía mecánica que se pierde, es igual al trabajo realizado por las fuerzas no conservativas.
Donde:
es la variación de la energía mecánica.
es el trabajo realizado por todas las fuerzas no conservativas.
Por ejemplo, cuando un futbolista chuta el balón y este va raso por el césped, el balón va avanzando pero va perdiendo velocidad poco a poco hasta que se detiene. Esto es debido al rozamiento entre el balón y el césped, pues la fuerza de rozamiento actúa como una fuerza de sentido contrario y provoca que el balón vaya perdiendo velocidad hasta que es cero.
Dicho con otras palabras, el balón va perdiendo energía cinética, y por tanto energía mecánica, debido a la fuerza de rozamiento que es una fuerza no conservativa. De modo que la variación de la energía mecánica es equivalente al trabajo que hace la fuerza de rozamiento.
