¿Qué es un julio?
Es una unidad de trabajo, y el trabajo es una cantidad escalar definida como
$$W = \int \vec{F} \cdot d\vec{s}$$
donde $\vec{F}$ es fuerza y $\vec{s}$ es desplazamiento. Tenga en cuenta que el punto entre la fuerza y el desplazamiento representa el producto escalar, lo que significa que solo la componente de la fuerza paralela al desplazamiento realiza trabajo, mientras que la componente perpendicular no realiza trabajo. A partir de esta definición, podemos concluir que la unidad de trabajo es $\text{Nm}$, a la cual se le asigna una unidad especial llamada Joule: $1 \text{ J} = 1 \text{ Nm}$.
Pero ahora reemplazaremos la bola de rodamiento con una bola de bolos. Si empujo sobre ella con una fuerza de 1 newton hasta que se mueva 1 metro, acelerará mucho más lentamente, le tomará mucho más tiempo moverse 1M, por lo que estoy empujando sobre ella con una fuerza de 1N durante más tiempo, por lo que siento que he realizado más trabajo moviéndola en comparación con la bola de rodamiento.
Todo tendría sentido si conocieras el teorema trabajo-energía
$$\Delta K = W$$
El teorema anterior se derivó directamente de la segunda ley de Newton del movimiento y de la definición de trabajo. Lo que dice es que el cambio de energía cinética es igual al trabajo total realizado sobre un objeto. Dado que la energía cinética se define como $K = \frac{1}{2} m v^2$, la ecuación anterior también se puede escribir como
$$\frac{1}{2} m (v_f^2 - v_i^2) = W$$
donde $v_f$ y $v_i$ son velocidades finales e iniciales, respectivamente. Para la misma cantidad de trabajo realizado sobre dos objetos con diferentes masas, la velocidad del objeto más pesado cambiará menos que la velocidad del objeto más ligero. Se requiere más trabajo para acelerar el objeto más pesado hasta la misma diferencia de velocidad en comparación con el objeto más ligero, lo cual es bastante intuitivo.
acelerará mucho más lentamente, le tomará mucho más tiempo moverse 1M
La idea errónea común es comparar el trabajo realizado por dos fuerzas observando cuánto tiempo actuaron. El trabajo, por definición, no tiene que ver con el tiempo, tiene que ver con el desplazamiento. La integral de la fuerza en función del tiempo es impulso, que está relacionado con el teorema de impulso-momento
$$\vec{J} = \int \vec{F} dt \qquad \text{y} \qquad \Delta \vec{p} = \vec{J}$$
lo cual es un concepto (ligeramente) diferente al del trabajo, pero igualmente útil.
Concluiré esto con un párrafo sobre el concepto abstracto de energía:
"Es importante darse cuenta de que en la física actual, no tenemos conocimiento de qué es la energía. No tenemos una imagen de que la energía venga en pequeños trozos de una cantidad definida. No es así. Sin embargo, hay fórmulas para calcular una cantidad numérica, y cuando lo sumamos todo da "28" -- siempre el mismo número. Es algo abstracto en el sentido de que no nos dice el mecanismo o las razones de las diversas fórmulas."
De "Las Conferencias de Física de Feynman", Vol 1., 4-1 ¿Qué es la energía?
