El trabajo (o energía) se define como una fuerza que actúa sobre una distancia. Entonces, una fuerza de un Newton que actúa sobre una distancia de un metro es un Joule.
La fuerza es una cantidad vectorial, por lo que tiene magnitud y dirección. La velocidad también es un vector, y es la primera derivada con respecto al tiempo de desplazamiento (otro vector).
Si la fuerza actúa en la misma dirección que la velocidad, eso significa que el desplazamiento también está aumentando y el trabajo realizado también debe ser positivo. Es decir, se gasta energía. Sin embargo, si la fuerza está en la dirección opuesta a la velocidad, entonces el trabajo será negativo (desde el punto de vista de lo que está aplicando la fuerza).
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Esto suena un poco raro? ¿Qué puede significar un trabajo negativo o energía negativa? Sin embargo, esta aparente rareza puede explicarse fácilmente si considera que la energía debe conservarse y que, cuando se gasta energía en un lado, significa que la energía debe ser absorbida de alguna manera en el otro lado.
Considere empujar una caja pesada sobre un piso con 10 N de fuerza a una velocidad constante de 1 m / s. Claramente, esto debe significar que no hay fuerza neta en la caja, ya que no está acelerando, por lo que debe haber una fuerza resistiva de 10N. Desde el punto de vista de lo que sea que esté empujando la caja, está gastando 10J / s (o 10Watts) de energía ya que la fuerza está en la misma dirección de desplazamiento que la caja. Sin embargo, desde el punto de vista de la fuerza de fricción, ¿se gasta -10J / s (-10Watts) de energía? Entonces, ¿qué significa este valor negativo? Significa que la energía está siendo absorbida y convertida en una forma diferente (en gran medida calor) por la fuerza de fricción con el piso.
Lo que está sucediendo en realidad puede modelarse como un flujo de energía que debe equilibrarse, y puede representar el gasto de energía como un valor positivo y el (los) absorbente (s) con negativo.