El trabajo mecánico relaciona una fuerza con el desplazamiento durante el que actúa. La potencia media añade cuánto tiempo se ha empleado. Aunque ambas magnitudes aparecen juntas, responden a preguntas distintas. Esta calculadora permite estudiar una fuerza constante con su ángulo, convertir las unidades y recorrer la relación entre trabajo, potencia media y duración. Los ejemplos y el esquema muestran cuándo el resultado puede ser positivo, cero o negativo.
1. Identifica una fuerza y su desplazamiento
El modo Trabajo de una fuerza utiliza la magnitud no negativa de una fuerza constante y la magnitud del desplazamiento entre los puntos considerados. El ángulo es el que forman ambas direcciones y se escribe en grados, entre cero y 180. El resultado corresponde al trabajo de esa fuerza concreta; solo será trabajo neto si la fuerza introducida representa la resultante de todas las fuerzas.
2. Proyecta la fuerza y calcula el trabajo
En el ejemplo propio, una fuerza de 50 N forma 60° con un desplazamiento de 4 m. Su componente paralela es 50 × cos 60° = 25 N. Multiplicar esa componente por cuatro metros da 100 J. La fuerza completa no se multiplica sin considerar el ángulo salvo que ambas direcciones coincidan. La tabla separa fuerza, desplazamiento, coseno y componente paralela para seguir la operación.
W = Fd cos θ; P_media = W/tSolo la componente paralela contribuye al trabajo
La proyección de la fuerza sobre la dirección del desplazamiento es F cos θ. Las flechas indican direcciones, no comparan tamaños entre unidades distintas.
Comprueba la idea: ¿Una fuerza puede actuar sin realizar trabajo sobre ese desplazamiento?
Ver la explicación
Sí. Si la fuerza es perpendicular al desplazamiento, θ = 90° y su trabajo es cero. También es cero si no hay desplazamiento. Esto no implica que la fuerza sea inexistente ni describe por sí solo el esfuerzo fisiológico de una persona.
3. Explora ángulos y signos
La práctica mantiene F = 50 N y d = 4 m, y modifica el ángulo de cero a 180 grados. A cero grados el trabajo es 200 J; a noventa es cero; a 180 es −200 J. El dibujo conserva la misma referencia para mostrar la proyección. Un trabajo negativo indica que esa fuerza se opone al desplazamiento y extrae energía mecánica en esa contribución.
Práctica interactiva
Gira la fuerza respecto al desplazamiento
F = 50 N y d = 4 m. Cambia el ángulo de 0° a 180°; la proyección y el trabajo cambian con el coseno.
A 60°, la componente paralela es 25 N y el trabajo 100 J.
4. Calcula la potencia media con un intervalo
Si se realizan 100 J de trabajo durante cuatro segundos, la potencia media es 25 W. Un vatio corresponde a un julio por segundo. Se necesita un intervalo positivo; dividir entre cero no define una potencia media. Si el trabajo del intervalo es negativo, su potencia media también lo es. La potencia instantánea puede variar dentro del intervalo, aunque el valor medio calculado sea el mismo.
5. Despeja trabajo o tiempo con datos coherentes
Desde una potencia media de 25 W durante cuatro segundos se recuperan 100 J mediante W = P_media × t. Desde esos 100 J y 25 W se obtienen cuatro segundos. El tiempo debe ser positivo: trabajo y potencia media no nulos tienen que compartir signo. Si la potencia es cero y el trabajo también, los datos no fijan una duración única; si solo la potencia es cero, no hay solución.
6. Revisa unidades y condiciones
Puedes introducir N o kN, m, cm o km, J o kJ, W o kW y segundos, minutos u horas según el modo. Los resultados usan unidades del Sistema Internacional. El modo de fuerza supone que la fuerza y su dirección son constantes; una fuerza variable exigiría otro método. Este cálculo no determina rendimiento de una máquina ni consumo eléctrico. Para ello hay herramientas específicas. Los valores se presentan con redondeo.
Ponlo en práctica