Este documento explica los conceptos físicos de trabajo y potencia. Define trabajo como la transferencia de energía que produce un cambio de posición, y potencia como la tasa a la que se realiza el trabajo. Explica que el trabajo depende de la fuerza aplicada y la distancia de desplazamiento, y que la potencia depende del trabajo realizado en un tiempo dado. También incluye ecuaciones, unidades y ejemplos de cálculo de trabajo y potencia.

1. Física Elemental
Trabajo y Potencia
Estudiante:___________________
Grado:____ Sección:_____

2. 1 kw = 1 000 W 1 CV = 735 W
w = F x d
Trabajo y potencia
La palabra trabajo tiene en Física un significado muy
diferente del que se da en la vida cotidiana. Así por ejemplo
seguramente dice que has realizado un trabajo cuando has
hecho alguna actividad que haya requerido un esfuerzo
físico o intelectual, como pasear en bicicleta, estudiar un
tema, etc. En cambio en Física se dice que se hace un
trabajo cuando un objeto se mueve de un punto a otro por la
aplicación de una fuerza. Una persona puede realizar un
trabajo, pero hasta cierto límite. Para mover objetos o cargas
muy pesadas, el hombre necesita máquinas.
Un mismo trabajo se puede realizar con diferentes máquinas
sin importar el tiempo que tome hacerlo. La rapidez con que
se realiza un trabajo se conoce como potencia.
El TRABAJO
Cuando de un sistema se transfiere
energía a otro y, como consecuencia, se
produce un desplazamiento en el
segundo sistema, se dice que se ha
realizado un trabajo. Es decir, que el
trabajo no es más que un proceso de
intercambio de energía mediante el cual
se produce un cambio de posición en uno o varios
cuerpos.
Hay dos maneras de hacer trabajo:
a) Cuando se realiza trabajo contra otra fuerza:
Si arrastramos un bloque _______________ contra la
fricción.
Si levantamos una carga ________________ contra
el peso.
Si estiramos un resorte __________________ contra
la rigidez.
b) Cuando cambiamos la rapidez de un objeto:
Si lanzamos una piedra.
Si detenemos una pelota.
Pero para que se produzca un desplazamiento en un cuerpo
que se encontraba en reposo es necesaria la acción de una
fuerza. Por este motivo el trabajo matemáticamente se
define:
El trabajo (w) producido por una fuerza (F) aplicada
sobre un cuerpo es igual al producto de la componente
de la fuerza, que tiene la dirección del desplazamiento,
por la distancia (d) recorrida por el cuerpo.
Las unidades de trabajo
Como en el Sistema Internacional la fuerza se mide en
newton (N) y la distancia se mide en metros (m) y la unidad
de trabajo será el newton – metro (N-m). Esta unidad
recibe el nombre de joule (J) y se define:
Un joule es el trabajo realizado por una fuerza de un
newton al producir un desplazamiento de un metro en la
dirección de la fuerza
1 joule = (1 newton x 1 metro)
Cálculo del trabajo
Un albañil empuja a lo largo de 20 m, sobre una superficie
horizontal, una carretilla de 51 kg empleando una fuerza de
29,2 N. Calcular el trabajo que realiza el albañil
SOLUCIÓN
El peso de la carretilla trabajo por que no tiene una
dirección de desplazamiento.
Reemplazamos valores: w = F x d = 39,2 N x 20 m
W = 784 N x J = 784 joules
LA POTENCIA
Imagina una grúa que levanta un bloque de ladrillos de 200
kg a una altura de 10 m en 20 s, y otra que levanta la misma
masa a la misma altura, pero en 10 s. Ambas máquinas
realizan el mismo trabajo (vencen la misma fuerza
recorriendo idéntico espacio), pero la segunda efectúa ese
trabajo en menos tiempo.
Cuando esto ocurre se dice que la segunda máquina
desarrolla mas potencia que la primera. Potencia (P). es el
trabajo (W) efectuado en la unidad de tiempo (t)
Esta definición se formula así:
Unidades de potencia:
Como en el Sistema Internacional el trabajo se mide en
joules (J) y el tiempo en segundos (s), la unidad de potencia
será joules dividido entre segundos. Esta unidad recibe el
nombre de vatio (W), y se define y formula como:
Un vatio (w) es la potencia que desarrolla al realizar un
trabajo de un joule en cada segundo.
Una potencia de un vatio es una potencia muy pequeña,
equivale aproximadamente, a la potencia de una máquina
que es capaz de levantar un cuerpo de 100 gramos en un
segundo. Por eso, se utiliza el kilovatio (kW) que equivale a
1 000 vatios, y el caballo vapor (CV), que equivale a 735
vatios. En la práctica se utiliza el kilovatio – hora (kWh). Su
equivalencia con el joule se deduce así:
1 kWh = 1 kW x 1 h = 1 000 W x 3 600 s = 3 600 000 = 3,6 x
10
6
J
Cálculo de potencia
Calcular la potencia que desarrolla una grúa que levanta,
con velocidad constante, 200 ladrillos de 5 kg cada uno a 10
m de altura en 1 minuto.
SOLUCIÓN:
 Calculamos el peso total levantado: 200 kg x 5 kg x 9,8
m/s
2
= 9 800 N
 Calculamos el trabajo realizado por la grúa considerando
que la fuerza que ésta ejerce es igual al peso total que
se tienen que levantar:
W = F x e W = 9 800 N x 10 m = 98 000 J
P =

3.  Calculamos la potencia desarrollada:
t
w
P  W
s
J
1633,33
60
98000

ACTIVIDADES
I. Analiza y explica:
01. ¿Qué haremos para hallar el trabajo realizado por
un cuerpo?
02. ¿Es cierto que el rozamiento aumenta el trabajo?
Explícalo con un ejemplo.
03. ¿Qué es potencia?
04. Cuando empujamos un muro, nos cansamos, sin
embargo el trabajo mecánico sobre el muro es:
A) Pequeño B) Grande C) Muy grande
D) Infinito E) Cero
05. ¿Realiza algún trabajo una fuerza que siempre es
perpendicular a la velocidad?
A) Desplazamiento B) Trabajo
C) No, es cero D) El trabajo no existe
E) N.A
06. El Kilovatio – hora (kWh) es una unidad de medida
de:
A) Fuerza B) Eficiencia C) Trabajo
D) Potencia E) Masa
07. Selecciona con verdadero (V) o Falso (F):
I. El trabajo en el lenguaje cotidiano no siempre
tiene igual sentido a lo que se define en la
Física
II. Toda fuerza realiza trabajo mecánico
III. El trabajo mecánico puede ser negativo
A) VFV B) VVV C) VFF
D) FVV E) FFF
08. ¿Al intentar nadar contra la corriente de un río un
nadador permanece en el mismo lugar, el trabajo
del nadador es?
A) Negativo B) Cero C) Positivo
D) No es calculable E) N.A
09. Dos grúas A y B levantan cargas iguales hasta la
misma altura. La grúa A emplea más tiempo que la
grúa B. ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son
ciertas?
I. Ambas desarrollan el mismo trabajo.
II. La grúa A es más potente que la grúa B.
III. Las grúas desarrollan igual potencia.
A) I y II B) I y III C) Sólo I
D) Sólo II E) Sólo III
10. ¿Qué produce una fuerza cuando actúa sobre un
cuerpo y lo desplaza?
II. Aplica las fórmulas y resuelve los siguientes
problemas:
01. Un tractor arrastra el arado con una fuerza de 6
000 N. ¿Qué trabajo realiza en 15 m?
A) 60 000 J B) 70 000 J C) 80 000 J
D) 90 000 J E) 100 000 J
02. La potencia del motor de un ventilador doméstico
es de 35 W. ¿Qué trabajo efectúa en 10 minutos?
A) 19 KJ B) 21 kJ C) 23 kJ
D) 25 kJ E) 27 Kj
03. ¿Qué trabajo realiza un caballo que arrastra un
carro a 2 km de distancia, si un dinamómetro
interpuesto entre el caballo y el carro marca, por
término medio, la fuerza de 1 750 N?
Rp.- 3 500’ 000 J
04. Se levanta un libro de 0,4 kg hasta una altura de
1,5 m en un tiempo de 3 s. ¿Qué potencia
desarrolló?
A) 1 W B) 2 W C) 3 W
D) 4 W E) 5 W
05. ¿Qué trabajo realiza un muchacho al trasladarse
de la calle a su habitación del tercer piso, si pesa
470 N y la altura de cada piso es de 4 m?
Rp.- 5 649 J
06. ¿Qué trabajo realizamos al arrastrar durante 15
m una viga de hierro, si un dinamómetro
interpuesto entre nuestros brazos y la viga marca
250 N de fuerza?
Rp.- 3 750 J
07. ¿Qué trabajo desarrolla una bomba para elevar 50
litros de agua 33 m de altura? Si este trabajo lo
realiza en 6 segundos ¿qué potencia desarrolla la
bomba?
Rp.- 2 695 W
08. Una cascada de agua suministra 27 m
3
de agua
por minutos desde una altura de 5 m ¿Cuál es su
potencia en CV, sabiendo que un caballo de fuerza
(cv) equivale a 735 vatios?
Rp.- 30 CV
09. Un salto de agua suministra 18 m
3
por minuto y
tiene una potencia de 60 CV ¿Cuál será su altura?
Recuerda que 1 CV = 735 W.
Rp.- 15 m
10. ¿Qué peso se podrá levantar con una potencia de
52 N que actúa sobre un brazo de 1,75 m siendo
0,50 el brazo de resistencia?
Rp.- 182 N
11. Un caballo arrastra un peso de 6 500 N durante 2
horas con una velocidad de 1,5 m/s ¿Qué trabajo
realiza?
Rp.- 702 x 10
5
J
12. Un caballo lleva de paseo a un muchacho de 40 kg
de masa durante media hora con velocidad de 3
m/s Calcula el trabajo realizado por el animal.
Recuerda 1 kg de masa pesa 9,8 N.
Rp.- 21 168 x 10
2
J
13. Para arrastrar un baúl por el suelo hemos tenido
que aplicar una fuerza de 200 N Calcula el trabajo
realizado al desplazar el baúl una distancia de 8 m,
si la cuerda con que se tira tienen la misma
dirección.

4. Rp.- 1 600 J
14. La masa de un ciclista, junto con la de su bicicleta,
es de 70 kg. Si el ciclista termina la subida de una
rampa de 4 m de desnivel con la misma velocidad
con la que comenzó a subirla ¿Qué trabajo ha
realizado en esta subida?
Rp.- 2 744 J
15. Una estudiante cuya masa es de 50 kg asciende por
una cuerda de 5 m de longitud en un tiempo de 8 s.
Calcula el trabajo efectuado por la estudiante y la
potencia que ha desarrollado.
Rp.- 2 450 J; 306,25 W
16. La potencia de un automóvil es de 90 CV.
Determina el trabajo realizado por dicho automóvil
durante un viaje de dos hora y media de duración y
expresa el resultado en joules y en kilovatios – hora.
Rp.- 595,35 x 10
6
J; 165,4 kW – h
17. ¿Cuál es la potencia de un motor que acciona una
bomba que saca 36 litros de agua por hora de un
pozo que tiene 15 m de profundidad.
Rp.- 0, 002 HP
18. ¿Cuál es la potencia en caballos ingleses (H.P)
desarrollada por el motor de un ómnibus de 104 kg
que en 3,5 horas llega del Callao a Ticlio cuya altura
sobre el nivel del mar es 4 860 m?
Rp.- 50,67 HP
Nivel II
Gráfico para las preguntas 1, 2, 3 y 4.
01.- Calcular el trabajo efectuado por la F1 para un
recorrido de 5 m.
a) 40 J b) 42 c) 50 d) 51 e) 45
02.- Calcular el trabajo efectuado por F2 para un
recorrido de 4 m.
a) -45 J b) -46 c) 48 d) -50 e) -32
03.- Calcular el trabajo realizado por la fuerza normal
para un recorrido de 2 m.
a) 200 J b) 100 c) 0 d) -50 e) 50
04.- Calcular el trabajo neto para un recorrido de 5 m.
a) 10 J b) 11 c) 12 d) 14 e) 15
05.- Sabiendo que el trabajo realizado por la fuerza
"F", es de 400 J de "A" hasta "B", ¿cuál es el módulo
de dicha fuerza?
a) 16 N b) 32 c) 8 d) 25 e) 40
06.- Determina la medida de "  " si el trabajo por la
fuerza "F" es 50 N en el trayecto de "A" hasta "B" es
de 600 J.
a) 45° b) 37° c) 53° d) 42° e) 30°
07.- Encontrar el trabajo que realiza la fuerza F de 30
N en el trayecto de "P" hasta "Q", si además  = 120°.
a) 200 J b) 400 c) 100 d) 150 e) 300
08.- Una fuerza horizontal "F" constante empuja un
bloque, sobre un plano inclinado, efectuándo un
trabajo de 60 J al trasladarlo desde "M" hasta "N".
¿Cuál es el valor de "F"?
a) 1 N b) 2 c) 3 d) 6 e) 5
09.- Si el bloque de 2 kg se desplaza con velocidad
constante de 2 m/s durante 5 s, calcular ¿qué trabajo
realizó el rozamiento? (g=10 m/s2)
a) 40 J b) -40 c) -80 d) 160 e) 80
10.- Si el bloque de 5 kg se desplaza con velocidad
constante desde "A" hasta "B", hallar el trabajo que
realiza "F". AB = 30 m;  c = 0, 2.
a) 500 J b) 450 c) 400 d) 350 e) 300

5. FABRICACIÓN DE UNA LINTERNA DE MANO
MATERIALES
ALAMBRE BI POLAR 50 cm
DOS PILAS DOBLE AA
1 FOCO LED
1 HOJA BOND
CINTA AISLANTE

6. 1. ¿Qué principio fundamental de la física se aplicó para la construcción de la linterna de mano?
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2. ¿A Quién se le considera el creador de la primera bombilla de luz?
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3. Ilustra el circuito eléctrico, y conviértelo a circuito lógico matemático.
4. Si las resistencias están en serie como seria su fórmula para desarrollar
5. Investiga acerca de la anécdota de la creación de la primera bombilla eléctrica.
6. Investiga acerca de la energía mecánica y elabora un circulo concéntrico
 ¿Qué aprendí hoy?
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 ¿Cómo lo he aprendido?
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 ¿Para qué me servirá lo que aprendí?
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PASITOS DE INVESTIGACIÓN