¿Por qué no estás haciendo ningún trabajo cuando llevas un cuerpo a través de una distancia horizontal?

El trabajo realizado sobre un objeto es igual a

F D porque ⁡ ( a norte gramo yo mi ) .
Entonces, naturalmente, si levantas un libro del piso encima de la mesa, trabajas sobre él, ya que estás aplicando una fuerza a lo largo de la distancia.

Sin embargo, a menudo veo que el ejemplo de llevar un libro a través de una distancia horizontal no funciona. El razonamiento dado es el siguiente: la fuerza que aplica está en la distancia vertical, contrarrestando la gravedad y, por lo tanto, no en la dirección del movimiento.

Pero seguramente debe estar aplicando una fuerza (y, por lo tanto, trabajar) en la dirección horizontal, ya que el libro se detendría debido a la fricción del aire si no fuera por sus dedos.

¿La aplicación de una fuerza a través de una distancia solo funciona si provoca una aceleración? Eso no tendría sentido en mi mente. Si está arrastrando un trineo a través de la nieve, todavía está trabajando en él, ya que la fuerza está en la dirección del movimiento. Esto ocurre incluso si la velocidad es constante debido a la fricción,

Ya tenemos bastantes preguntas sobre la distinción entre trabajo físico y esfuerzo muscular y cómo conciliar los dos. Creo que physics.stackexchange.com/q/1984 es el ejemplo principal de la clase, y encontrará muchos otros enlaces allí (consulte la barra lateral "Enlazado").
Ahora que miro nuevamente las respuestas a la pregunta vinculada, debo decir que muchas de ellas son bastante pobres. Tampoco encuentro otra pregunta con un grupo de respuestas notablemente mejor.
@dmckee Comencé a escribir una respuesta antes de su primer comentario, y no pude ver ninguna pregunta que realmente abordara bien los detalles (aunque TBH no revisé 4 páginas de enlaces). Si cree que la respuesta debería eliminarse o publicarse en otra Q, hágamelo saber.
Pero mi pregunta no es realmente sobre el trabajo físico y el esfuerzo muscular. Podría ser cualquier fuerza. gracias de todos modos

Respuestas (3)

Sí, cuando se tienen en cuenta factores como la resistencia del aire y los procesos biológicos, claramente se utiliza energía y se realiza trabajo en alguna parte .

Si solo está considerando un libro que se mueve a una velocidad constante en la dirección horizontal, podría decir que no se realiza ningún trabajo neto en el libro.

Si lo analizamos más a fondo, encontrará que si se mueve con una velocidad constante, debe haber alguna otra fuerza actuando sobre él para contrarrestar la fuerza de arrastre. Esta es la fuerza proporcionada por ti al mover el libro.

Si este libro se mueve con velocidad constante, esto debe significar que la fuerza neta que actúa sobre el libro en la dirección horizontal es 0 . Si ese es el caso, el trabajo neto en la dirección horizontal requerido para mantenerlo en movimiento a la velocidad horizontal es cero. El trabajo realizado por la persona sobre el libro es exactamente contrarrestado por el trabajo realizado por la resistencia del aire sobre el libro y, por lo tanto, no hay trabajo neto.

Se requiere trabajo para que una persona mueva un libro por el aire a una velocidad constante, porque el trabajo realizado por la resistencia del aire debe contrarrestarse, pero el trabajo neto sobre el libro durante ese movimiento es nulo.

También suele darse el caso de que se supone que puede despreciar la resistencia del aire. En ese caso, no se requeriría trabajo para mantener el libro moviéndose a una velocidad constante. Sospecho que pueden estar haciendo esa suposición cuando hablan de trabajo.

También podría considerar una situación en la que comienza desde un punto muerto y termina en un punto muerto mientras cubre cierta distancia. Puede ver que se ha realizado trabajo para acelerar y desacelerar el libro. Desde una perspectiva de energía/trabajo, el trabajo requerido para reducir la velocidad del libro es exactamente opuesto al trabajo requerido para que alcance la velocidad de movimiento. Esto también significa que no se realiza trabajo neto sobre el libro durante todo el viaje (aunque tanto la persona como el aire habrán realizado trabajo neto sobre ellos).

Gracias, su respuesta refleja bastante mi propia intuición. Pero una pregunta sin embargo. Tu última frase. "aunque tanto la persona como el aire habrán tenido un trabajo neto sobre ellos)". No sigo esto: ¿no se aplicaría lo mismo a la persona que al libro?
@JanF.S No por el aire al menos. Eso será puesto en movimiento por la persona que lo atraviesa. Supongo que no lo llamarías "trabajo" en la persona, ya que la fricción con el suelo estaría contrarrestando la fuerza del libro; pero la persona también tiene un cambio neto de energía en el proceso, a diferencia del libro.
¿Qué cambio neto en energía sería para la persona? Si se detiene, su energía cinética sería cero nuevamente y la energía potencial es irrelevante. Supongo que no te refieres a los cambios bioquímicos en los músculos.
@ JanF.S Sí, una energía interna para superar la energía requerida para combatir la resistencia del aire. Lo mismo se aplicaría si no fuera una persona, sino un dispositivo. Habría algo proporcionando energía para que pueda superar eso.

El teorema del trabajo y la energía te resultaría muy útil.

d W norte mi t = d k s y s t mi metro
Como la velocidad es constante,
d k s y s t mi metro = 0
d W h a norte d + d W r mi s i s t a norte C mi = 0
No implica que el trabajo realizado por su mano sea cero, pero el trabajo neto realizado por su mano, así como las fuerzas resistivas, es cero.

Trabajas en el libro. Para llevar el libro en dirección horizontal, te mueves con una fuerza igual a la masa de la persona más la masa del libro multiplicada por la aceleración. F = Ma donde M es la masa total. Por lo tanto, el trabajo realizado es la fuerza por la distancia recorrida. Tienes que seguir aplicando una fuerza para vencer la resistencia atmosférica y la fricción del suelo.

¿Por qué no estás haciendo ningún trabajo cuando llevas un cuerpo a través de una distancia horizontal?
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