60 ejemplos de trabajo mecánico (con fórmula y cálculos)

En física, el trabajo no tiene nada que ver con el esfuerzo o el cansancio: una fuerza solo realiza trabajo cuando consigue desplazar un objeto. Por eso quien sostiene una pesa quieta acaba agotado, pero no realiza trabajo mecánico, mientras que una manzana que cae sí recibe el trabajo de su peso. Aquí tienes 60 ejemplos de trabajo mecánico: 20 positivos, 15 negativos, 15 nulos y 10 casos calculados paso a paso, además de ejercicios resueltos.

¿Qué es el trabajo mecánico?

El trabajo mecánico es la energía que una fuerza transfiere a un cuerpo al desplazarlo. Para una fuerza constante se calcula con la fórmula:

W = F · d · cos θ

donde F es el módulo de la fuerza en newtons (N), d el desplazamiento en metros (m) y θ el ángulo entre la fuerza y el desplazamiento. Solo cuenta la parte de la fuerza que actúa en la dirección del movimiento, F · cos θ. La unidad del Sistema Internacional es el julio (J), que equivale a 1 N · m, en honor del físico británico James Prescott Joule. El ingeniero francés Gaspard-Gustave Coriolis fue quien, en 1829, propuso el término travail («trabajo») para esta magnitud.

El trabajo es una magnitud escalar: no tiene dirección, pero sí signo. Según el teorema trabajo-energía, el trabajo total sobre un cuerpo es igual a la variación de su energía cinética.

Reglas: cuándo el trabajo es positivo, negativo o nulo

Ángulo θ	cos θ	Trabajo	Qué significa
0°	1	Positivo y máximo: W = F · d	La fuerza empuja justo en el sentido del movimiento.
Entre 0° y 90°	Entre 1 y 0	Positivo	Una parte de la fuerza ayuda al movimiento.
90°	0	Nulo	La fuerza es perpendicular al desplazamiento.
Entre 90° y 180°	Entre 0 y −1	Negativo	Una parte de la fuerza se opone al movimiento.
180°	−1	Negativo y máximo: W = −F · d	La fuerza va en sentido contrario, como el rozamiento.

Dos casos útiles: el trabajo del peso al subir o bajar una altura h vale m · g · h (negativo al subir, positivo al bajar), y el del rozamiento vale −F_r · d. Si no hay desplazamiento (d = 0), el trabajo es cero, por grande que sea la fuerza. En los cálculos usamos g = 9,8 m/s².

Ejemplos de trabajo mecánico positivo (20)

Empujar un carro de la compra por el pasillo del supermercado.
Levantar una caja del suelo hasta una mesa.
Tirar de una maleta con ruedas por el asa inclinada.
El peso de una manzana que cae del árbol.
La fuerza del motor de un coche que acelera.
Una grúa que eleva una viga de acero.
El viento que hincha la vela y empuja un velero.
Un caballo que tira de un carro.
Un remolcador que arrastra un barco hasta el puerto.
El cable que sube la cabina de un ascensor.
La mano que impulsa una pelota mientras la lanza.
La cuerda de un arco que impulsa la flecha.
Un muelle estirado que, al recuperarse, lanza un objeto.
El agua que hace girar una turbina en una central hidroeléctrica.
Empujar un columpio en el sentido en que se mueve.
El pie que empuja el pedal de una bicicleta.
Tirar de un trineo con una cuerda inclinada.
El pie que golpea un balón durante el contacto.
La cuerda que iza una bandera por el mástil.
Un imán que atrae un clip y lo acerca.

Ejemplos de trabajo mecánico negativo (15)

El rozamiento del suelo sobre una caja que se arrastra.
Los frenos de un coche al detenerlo.
La resistencia del aire sobre un paracaidista.
El peso de una pelota lanzada hacia arriba mientras sube.
Las manos al bajar despacio una caja hasta el suelo.
Las manos que atrapan una pelota y la frenan.
El portero que detiene un balón.
Una colchoneta que frena la caída de un gimnasta.
El airbag que detiene la cabeza del conductor en un choque.
Un muelle que se comprime al frenar un objeto.
El peso de la cabina de un ascensor que sube.
El cable de un ascensor que baja a velocidad constante.
El agua que frena el avance de un nadador.
El rozamiento del hielo sobre un patinador que se desliza.
Un paracaídas que reduce la velocidad de una cápsula espacial.

Ejemplos de trabajo mecánico nulo (15)

Llevar una mochila caminando por un terreno llano (la fuerza que la sujeta es vertical y el desplazamiento horizontal).
Empujar una pared que no se mueve.
Sostener una pesa quieta por encima de la cabeza.
Empujar un coche averiado sin lograr moverlo.
Una columna que sostiene un balcón.
La gravedad sobre un satélite en órbita circular.
La atracción de la Tierra sobre la Luna, en la aproximación de órbita circular.
La tensión de una cuerda que hace girar una piedra en círculo.
La tensión de las cadenas de un columpio.
La fuerza normal sobre una caja que se desliza por el suelo horizontal.
El peso de un coche que circula por una carretera llana.
La fuerza magnética sobre un electrón en movimiento, siempre perpendicular a su velocidad.
Un camarero que lleva una bandeja a velocidad constante en horizontal.
El rozamiento lateral que hace girar a un coche en una curva plana a rapidez constante.
La fuerza normal de la vía sobre un vagón de montaña rusa.

Ejemplos de trabajo mecánico calculados (10)

Situación	Datos	Cálculo	Trabajo
Empujar un carrito	F = 50 N, d = 10 m, θ = 0°	50 · 10 · 1	500 J
Levantar una caja	m = 10 kg, h = 1,5 m	10 · 9,8 · 1,5	147 J
Tirar de una maleta	F = 40 N, d = 20 m, θ = 60°	40 · 20 · 0,5	400 J
Arrastrar un trineo	F = 100 N, d = 50 m, θ = 30°	100 · 50 · 0,866	≈ 4.330 J
Subir un piso por la escalera	m = 60 kg, h = 3 m	60 · 9,8 · 3	1.764 J
Rozamiento sobre una caja	F_r = 20 N, d = 5 m, θ = 180°	20 · 5 · (−1)	−100 J
Frenar un coche de 1.200 kg a 20 m/s hasta pararlo en 40 m	F = 6.000 N, d = 40 m, θ = 180°	6.000 · 40 · (−1)	−240.000 J
Llevar una mochila por terreno llano	m = 5 kg, d = 100 m, θ = 90°	49 · 100 · 0	0 J
Grúa que eleva un palé	m = 500 kg, h = 20 m	500 · 9,8 · 20	98.000 J
Peso de una manzana que cae	m = 0,2 kg, h = 3 m	0,2 · 9,8 · 3	5,88 J

Comprobación del frenado: la energía cinética inicial del coche es ½ · 1.200 · 20² = 240.000 J, justo el trabajo negativo que hacen los frenos para detenerlo.

Ejercicios resueltos

★ Practica paso a paso

1. Empujas un mueble con una fuerza horizontal de 80 N y lo desplazas 12 m. ¿Qué trabajo realizas?

W = 80 · 12 · cos 0° = 960 J.

2. Tiras de un carro con una fuerza de 150 N que forma 37° con el suelo y lo desplazas 8 m. Calcula el trabajo (cos 37° ≈ 0,799).

W = 150 · 8 · 0,799 ≈ 959 J.

3. Bajas despacio, a velocidad constante, una caja de 15 kg desde 2 m de altura. ¿Qué trabajo hacen tus manos, el peso y el conjunto?

Peso: +15 · 9,8 · 2 = +294 J. Manos: −294 J. Trabajo total: 0 J, coherente con que la energía cinética no cambia.

4. ¿Qué trabajo realiza la gravedad sobre un satélite en órbita circular durante una vuelta completa?

La gravedad es siempre perpendicular al desplazamiento (θ = 90°), así que el trabajo es 0 J.

5. Una pelota de 0,5 kg pasa del reposo a 10 m/s. ¿Qué trabajo neto ha recibido?

Por el teorema trabajo-energía: W = ½ · 0,5 · 10² − 0 = 25 J.

6. Una persona de 60 kg sube 3 m de escalera en 6 s. ¿Qué potencia desarrolla?

W = 60 · 9,8 · 3 = 1.764 J; P = W / t = 1.764 / 6 = 294 W.

Importancia del trabajo mecánico

El concepto de trabajo conecta la fuerza con la energía y permite calcular cuánta energía necesita una máquina, un motor o una persona para realizar una tarea. También explica las máquinas simples: una rampa no ahorra trabajo, sino fuerza. Subir 50 kg a 1 m de altura exige 490 J; con una rampa de 5 m sin rozamiento basta una fuerza de 98 N, pero el trabajo sigue siendo 98 · 5 = 490 J. Combinado con el tiempo, el trabajo da la potencia, y almacenado en una altura se convierte en energía potencial.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la fórmula del trabajo mecánico?

Para una fuerza constante, W = F · d · cos θ, donde F es la fuerza en newtons, d el desplazamiento en metros y θ el ángulo entre ambos. El resultado se expresa en julios.

¿Por qué sostener una pesa quieta no es trabajo mecánico?

Porque no hay desplazamiento: si d = 0, el trabajo es cero. El cansancio se debe a que los músculos consumen energía para mantener la tensión, pero esa energía no se transfiere a la pesa.

¿Cuándo es negativo el trabajo?

Cuando la fuerza tiene una componente opuesta al desplazamiento, es decir, si el ángulo está entre 90° y 180°. El rozamiento y los frenos son los ejemplos típicos.

¿Qué es un julio?

Es la unidad de trabajo y de energía del Sistema Internacional: el trabajo que realiza una fuerza de 1 newton al desplazar un cuerpo 1 metro en su misma dirección.

¿Qué diferencia hay entre trabajo y potencia?

El trabajo mide la energía transferida y se expresa en julios; la potencia mide la rapidez con que se realiza ese trabajo, P = W / t, y se expresa en vatios.

Referencias

Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
Burbano de Ercilla, S., Burbano García, E. y Gracia Muñoz, C. Física general. Tébar.

Cómo citar este artículo

Equipo de Conceptualia. (2026). «Ejemplos de trabajo mecánico». Conceptualia. https://conceptualia.es/ejemplos/ejemplos-de-trabajo-mecanico/

Sobre el autor

Conceptualia — El equipo editorial de Conceptualia redacta y revisa cada concepto para que sea claro, riguroso y útil, con ejemplos y ejercicios cuando ayudan a entenderlo.