Qué hace esta calculadora
Esta herramienta resuelve la ecuación fundamental del trabajo mecánico en física, \(W = F \cdot s\), y su versión con ángulo \(W = F \cdot s \cdot \cos(\theta)\). El trabajo (W) se mide en julios, la fuerza (F) en newtons y el desplazamiento (s) en metros. Puedes despejar cualquiera de las tres magnitudes introduciendo las otras dos (y el ángulo cuando proceda). Es física pura, así que la misma fórmula sirve en todo el mundo, sin supuestos regionales.
Cómo utilizarla
Elige qué quieres calcular en el menú "Elige un cálculo". El primer grupo emplea la relación sencilla \(W = Fs\); el segundo incluye el ángulo \(\theta\) entre el vector fuerza y la dirección del desplazamiento. Introduce los valores conocidos, selecciona las unidades de cada magnitud y, de forma opcional, define el ángulo (en grados) y el número de cifras significativas. Cada valor se convierte internamente a unidades base del SI, se aplica la ecuación y el resultado se reconvierte a la unidad que hayas escogido para la incógnita.
La fórmula explicada
El trabajo es la energía transferida cuando una fuerza desplaza un objeto. Solo contribuye la componente de la fuerza alineada con el movimiento, y por eso aparece el coseno del ángulo: \(W = F s \cos(\theta)\). Cuando \(\theta = 0\) la fuerza está completamente alineada (\(\cos 0 = 1\)) y \(W = Fs\). Cuando \(\theta = 90\) grados la fuerza es perpendicular, \(\cos 90 = 0\), y no se realiza ningún trabajo. Entre 90 y 180 grados el coseno es negativo, lo que da un trabajo negativo (se retira energía).
Ejemplo resuelto
Una fuerza de 100 N empuja una caja a lo largo de 5 m formando un ángulo de 60 grados con el desplazamiento. Como \(\cos 60 = 0{,}5\), el trabajo es $$W = 100 \times 5 \times 0{,}5 = 250 \ \text{J}.$$ Invirtiendo el problema: si \(W = 250\) J, \(s = 5\) m y \(\theta = 60\) grados, entonces $$F = \frac{250}{5 \times 0{,}5} = 100 \ \text{N}.$$
Preguntas frecuentes
¿Por qué el trabajo puede ser negativo? Cuando la fuerza se opone al movimiento (ángulo mayor de 90 grados), extrae energía del objeto, de modo que el trabajo es negativo.
¿Qué definiciones de BTU y caloría se usan? Esta calculadora emplea las definiciones "medias": 1 BTU = 1055,87 J y 1 cal = 4,19002 J. Difieren ligeramente de las definiciones termoquímica o IT (Tabla Internacional del Vapor).
¿Y si despejo la fuerza o el desplazamiento y el denominador es cero? Dividir entre cero no está definido, así que la calculadora devuelve un mensaje de "indefinido". Esto ocurre cuando el desplazamiento es cero (al despejar F) o la fuerza es cero (al despejar s), o cuando \(\theta = 90\) grados en un modo con ángulo.
