entregable de senati, Tesis de Mecánica

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PLAN DE TRABAJO DEL

ESTUDIANTE

DATOS DEL ESTUDIANTE

Apellidos y Nombres: ID:

Dirección Zonal/CFP:

Carrera: Semestre:

Curso/ Mód. Formativo:

Tema de Trabajo Final:

 Identifica la problemática del caso práctico propuesto.

 Identifica propuesta de solución y evidencias.

 Respuestas a preguntas guía

Durante el análisis y estudio del caso práctico, debes obtener las respuestas a las

interrogantes:

Pregunta 01:

¿Cómo se aplica el principio de Pascal en los sistemas

hidráulicos y cómo influye en la transmisión de fuerzas a

través de los pistones de una gata hidráulica?

El principio de Pascal establece que un cambio en la presión aplicada a un fluido

incompresible en un sistema cerrado se transmite de manera uniforme en todas

direcciones. En los sistemas hidráulicos, este principio permite amplificar la fuerza

aplicada en un pistón más pequeño para generar una fuerza mayor en otro pistón de

1. INFORMACIÓN

La problemática del caso práctico propuesto radica en entender y aplicar el

Principio de Pascal en un sistema hidráulico, específicamente en una gata

hidráulica que se utiliza en un taller de mecánica automotriz. El objetivo

principal es cómo calcular la fuerza necesaria que debe aplicarse en un pistón

pequeño para levantar un automóvil de 1 tonelada de masa, utilizando el pistón

grande de la gata hidráulica.

La propuesta de solución presentada cumple con los requerimientos del caso

práctico y proporciona un análisis fundamentado sobre la aplicación del

Principio de Pascal en un sistema hidráulico. Los cálculos son claros y las

evidencias respaldan una comprensión amplia de cómo los conceptos de física

y química se manifiestan en aplicaciones prácticas. Esto no solo resalta la

importancia del conocimiento teórico, sino también su aplicabilidad en el diseño

y el funcionamiento de herramientas industriales como la gata hidráulica.

necesarios y determinar la fuerza que se debe aplicar en el pistón pequeño.

Pregunta 04:

¿Qué fórmulas se utilizan para calcular la presión ejercida en los

pistones y cómo se relaciona la presión con el área de los

pistones?

La presión en un fluido se calcula con la ecuación:

P =

F

A

Donde:

 P

es la presión en pascales (Pa).

 F es la fuerza en newtons (N).

 A es el área del pistón en metros cuadrados ( m

2

En un sistema hidráulico, la presión es la misma en ambos pistones debido al principio

de Pascal. Sin embargo, la fuerza se distribuye de manera diferente dependiendo del

área de los pistones. Un pistón más grande experimenta una mayor fuerza, aunque la

presión sea constante en todo el sistema.

Pregunta 05: ¿Cómo impacta la diferencia en los diámetros de los pistones

(5 cm y 25 cm) en la fuerza necesaria para levantar el automóvil

y en la presión ejercida en cada uno de los pistones?

La diferencia en los diámetros de los pistones tiene un impacto directo en la

transmisión de fuerza en la gata hidráulica.

a) Multiplicación de fuerza:

o El área del pistón es proporcional al cuadrado de su diámetro.

o Como el pistón grande tiene un diámetro 5 veces mayor, su área es 25

veces mayor que la del pistón pequeño.

o Esto significa que la fuerza en el pistón pequeño se amplifica 25 veces

en el pistón grande.

b) Presión constante en el fluido:

o La presión en ambos pistones es la misma, pero debido a la diferencia

de áreas, el pistón grande genera una fuerza mucho mayor.

o Esta diferencia permite que el automóvil se levante con una fuerza de

entrada relativamente baja.

En resumen, el aumento del diámetro del pistón grande reduce significativamente el

esfuerzo necesario en el pistón pequeño, facilitando la elevación de grandes cargas

con una fuerza mínima.

 Cronograma de actividades:

N° ACTIVIDADES

CRONOGRAMA

01 Completar información general

02 Planificar el trabajo

03 Responder preguntas guía

04 Proceso de ejecución

05 Dibujo/diagrama

06 Recursos necesarios

 Lista de recursos necesarios:

2. PLANIFICACIÓN DEL TRABAJO

1. MÁQUINAS Y EQUIPOS

Descripción Cantidad

Computadora con acceso a internet. 1

Microsoft Word. 1

2. HERRAMIENTAS E INSTRUMENTOS

Descripción Cantidad

Libros. 1

Artículos académicos. 1

3. MATERIALES E INSUMOS

Descripción Cantidad

Papel y lápiz. 1

Base de datos académica. 1

Figura 1 : Representación gráfica del sistema.

Tabla 1 : Resumen de datos

Diámetro Peso

Pistón pequeño 5cm x

Pistón grande 25cm 1000 kg

Para determinar la fuerza necesaria en el pistón pequeño que permita levantar el

automóvil, se aplica la ecuación del principio de Pascal, que establece la igualdad

de presiones en ambos pistones:

P

1

= P

2

Dado que la presión es la relación entre la fuerza y el área, se tiene la expresión:

F

1

A

1

F

2

A

2

Donde:

 F

1

es la fuerza aplicada en el pistón pequeño.

 A

1

, A

2

son las áreas de los pistones pequeño y grande, respectivamente.

 F

2

es la fuerza ejercida por el pistón grande, equivalente al peso del

automóvil.

Desarrollando y sustituyendo los valores del problema, se tiene:

1

= 5 cm = 5 ∗ 10

− 2

m

2

= 25 cm = 25 ∗ 10

− 2

m

A

1

π ∗ ∅

1

2

π ∗

− 2

2

− 3

m

2

A

2

π ∗ ∅

2

2

π ∗

− 2

2

− 3

m

2

P

2

F

2

A

2

1000 ∗9.81 N

− 3

m

2

=199849.2 Pa

Aplicando la igualdad de presiones:

P

1

F

1

A

1

F

1

= A

1

∗ P

1

= A

1

∗ P

2

− 3

m

2

∗199849.2 Pa =392.4 N

Se observa que un pistón grande requiere una menor fuerza en el pistón pequeño

para generar un levantamiento significativo. Esta relación explica por qué las gatas

hidráulicas, frenos de vehículos y sistemas de elevación pueden mover cargas

pesadas con una fuerza de entrada relativamente baja.

Esta fuerza es para poder mantener el carro a determinada altura, si se necesita

moverlo, se debería relacionar con la segunda ley de Newton que relaciona la

masa y la aceleración.

Tabla 2 : Tabla resumen de resultados

Fuerza Área Presión

Pistón pequeño 392.4 N 1.9635 m2 199849.2 Pa

Pistón grande 9810 N 49.087 m2 199849.2 Pa

2.2Solución de interrogantes

Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en la sección anterior, se procederá a

dar respuesta de todas las preguntas planteadas en la guía de trabajo.

 Calcule la fuerza necesaria en el pistón pequeño para que el pistón grande

levante un automóvil de 1 tonelada de masa.

La fuerza necesaria en el pistón pequeño para que el pistón grande levante

el automóvil es de 392.4 N. Cabe resaltar que esta fuerza se considera como

la fuerza necesaria para mantener el automóvil a flote, es decir, para que

haya equilibrio estático.

 Calcule la presión ejercida en ambos pistones.

Siguiendo el principio de Pascal, la presión en ambos pistones será la

misma, 199849.2Pa.

DIBUJO / ESQUEMA / DIAGRAMA DE PROPUESTA

(Adicionar las páginas que sean necesarias)

[NOMBRE DEL TEMA DEL TRABAJO FINAL]

[APELLIDOS Y NOMBRES] [ESCALA]

 Verificar el cumplimiento de los procesos desarrollados en la propuesta de solución del

caso práctico.

EVIDENCIAS CUMPLE

NO

CUMPLE

 ¿Se identificó claramente la problemática del caso

práctico?

 ¿Se desarrolló las condiciones de los requerimientos

solicitados?

 ¿Se formularon respuestas claras y fundamentadas a

todas las preguntas guía?

 ¿Se elaboró un cronograma claro de actividades a

ejecutar?

 ¿Se identificaron y listaron los recursos (máquinas,

equipos, herramientas, materiales) necesarios para

ejecutar la propuesta?

 ¿Se ejecutó la propuesta de acuerdo con la planificación

y cronograma establecidos?

 ¿Se describieron todas las operaciones y pasos

seguidos para garantizar la correcta ejecución?

 ¿Se consideran las normativas técnicas, de seguridad y

medio ambiente en la propuesta de solución?

 ¿La propuesta es pertinente con los requerimientos

solicitados?

 ¿Se evaluó la viabilidad de la propuesta para un

contexto real?

5. CONTROLAR