FISICA
Alumno: Jesus Vazquez Chavez
Unidad 2 : Resolucion de Ejercicios
Docente: Juan Chavez Panduro
Fecha de entrega : 7 de febrero del 2021
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Resolución de ejercicios sobre Trabajo y Energía en Física, Ejercicios de Física
Documento que contiene la resolución de tres ejercicios relacionados con el tema de Trabajo y Energía en Física. Cada ejercicio incluye problemas relacionados con la calculación del trabajo, la potencia y la energía cinética. El documento incluye datos y cálculos detallados.
Tipo: Ejercicios
2020/2021
1 / 10
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FISICA
Alumno: Jesus Vazquez Chavez
Unidad 2 : Resolucion de Ejercicios
Docente : Juan Chavez Panduro
Fecha de entrega : 7 de febrero del 2021
RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS- TRABAJO Y ENERGÍA
Ejercicio 1. Trabajo y potencia Las ruedas de una locomotora de 500 𝑡𝑜𝑛 ejercen una fuerza de tracción de 490. 5 𝑘𝑁. La locomotora arrastra un conjunto de vagones que tienen una masa total de 100 𝑡𝑜𝑛, que ejercen fuerzas de fricción de 72. 0 𝑘𝑁, que se oponen al movimiento del tren. El tren parte desde el reposo y adquiere una velocidad de 100 𝑘𝑚/ℎ en un tiempo de 44. 70 𝑠. a) ¿Cuál es la distancia recorrida en el tiempo de 44. 70 𝑠? b) Calcula el trabajo realizado por la locomotora del tren. c) Calcula el trabajo realizado por las fuerzas de fricción. d) ¿Cuál es el trabajo total? e) ¿Cuál es el cambio en la energía cinética del tren? f) Determina la potencia suministrada por la locomotora en los 44. 70 𝑠, en caballos de fuerza (ℎ𝑝). g) Calcula la potencia consumida por las fuerzas de fricción en los 44. 70 𝑠, en caballos de fuerza (ℎ𝑝). Datos: m = 500Ton F = 490.5 kN Fr = 72 kN Vo = 0km/h Vf = 100km/h t = 44.7 s a) Distancia a los 44.7 s Calculamos la aceleración 𝑉𝑓 = 𝑉𝑜 + 𝑎𝑡 𝑎 = 𝑉𝑓 −
𝑘𝑚 ℎ
( 1000 𝑚ℎ/ 3600 𝑘𝑚 𝑠)
- 7 𝑠 ) = 0.62 m/s^ 2
e) Potencia suministrada P = Fd/t P = 490.5 kN *619.4m/44.7s P = 6796.77 kW (1HP / 0.746 kW) = 9110.95 Hp f) Potencia Consumida P = FV P = 72 kN * 619.4m/44.7s P = 997.7 kW (1HP / 0.746 kW) = 1337.4 Hp Ejercicio 2. Trabajo y energía Una máquina centrifugadora para producir sedimentación trabaja a 3 000 𝑟𝑝𝑚, con 6 muestras colocadas a una distancia radial de 0. 06 𝑚 del eje de giro. Partiendo del reposo la máquina tarda 20 𝑠 en alcanzar su velocidad de operación. La masa de cada tubo muestra es de 20 𝑔. a) ¿Cuál es el ángulo girado por las muestras en el arranque? b) ¿cuál es la distancia recorrida por las muestras en el arranque? c) Calcula el trabajo por las fuerzas que actúan sobre las muestras en el arranque. d) ¿Cuál es la potencia de la centrifugadora para acelerar las muestras? e) ¿Cuál es la energía cinética de las muestras al final del proceso de arranque? Datos: f= 3000 rpm R = 0.06 m wo = t = 20 seg wcte
t = 15 min wf= t= 4 min = 240 seg m = 20 g = 0.02 Kg wf = 2πf = 2π3000 rev/min 1min/60seg = 314.16 rad/seg wf = wo +α t* Se despeja la aceleración angular α : α = ( wf - wo)/t α = ( 314.16 rad/seg - 0 rad/seg )/20 seg α= 15.708 rad/seg² A) Ft = mat = mα* R** Ft = 0.02 Kg 15.708 rad/seg²0.06 m Ft= 0.0188 N B)
F)
G ) L = 6 m1 R1²w* L = 6* 0.02 Kg * ( 0.06m)²* 314.16 rad/seg L = 0.135 Kgm2/seg*
Ejercicio 3. Trabajo y potencia Un bloque de granito de 1. 250 𝑘𝑔 es arrastrado hacia arriba por un plano inclinado 15° con una rapidez constante de 0. 60 𝑚/𝑠, mediante un sistema mecánico. El coeficiente de fricción entre el bloque y la superficie del plano es de 0. 35. La distancia recorrida por el bloque es de 4. 7 𝑚. a) Determina el trabajo realizado por la fuerza de gravedad. b) Calcula el trabajo realizado por la fuerza de fricción. c) Determina el trabajo realizado por el sistema mecánico para subir el bloque. d) ¿Cuánta potencia debe suministrar el sistema mecánico para subir el bloque? Figura 1 Si el bloque se mueve a velocidad constante, entonces la suma de las fuerzas es igual a 0, porque la aceleración también lo es. Donde F es la fuerza del sistema mecánico, Fr la fuerza de fricción y w el peso del objeto. a) El trabajo realizado por la fuerza de gravedad va a estar dado por: b) Para calcular el trabajo realizado por la fuerza de fricción, necesitamos primero saber el valor de este:
Bibliografia :
Young Freedman. (2009). Leyes de Newton, Momento Lineal. En Fisica Universitaria Volumen 1( 188 ). Mexico: Pearson. Ingemecánica. (2018). TRABAJO Y ENERGÍA. 6 febrero 2021, de Ingemecánica Sitio web: https://ingemecanica.com/tutoriales/energia.html Juan Inzunza. (NA). Docencia en Fisica y Metereologia. 6 febrero 2021, de Universidad de Concepcion Sitio web: https://www2.dgeo.udec.cl/juaninzunza/docencia/fisica/cap5.pdf Fondo Social Europeo. (2021). Problemas: Energía y trabajo. 6 febrero 2021, de Fondo Social Europeo Sitio web: http://www.edu.xunta.gal/centros/iessanpaio/system/files/4EsoEjerciciosTema5Energ%C3%A DayTrabajo_0.pdf