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ACTIVIDAD 4 
 
Nombre: Pablo Villegas Abarca 
Matrícula: 040026814 
Materia: Física 
Profesor: Pablo Sergio Barrera Pineda 
Campus: En línea 
Fecha de entrega: 3/10/2022 
 
 
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. 
 
Vt = 100 km/h = 27.77 m/s 
a = 
𝑣−𝑣
𝑡
 = 
27.777𝑚/𝑠
44.7𝑠
 = .621 m/s2 
a) ¿Cuál es la distancia recorrida en el tiempo de 44.70 𝑠? 
d = Vi × t + 
1
2
 × a × t2 = 0 × 44.7s + 
1
2
 × .621 m/s2 × 44.7 2 s = .5 × .621 × 
1998.09 = 619.407 m 
b) Calcula el trabajo realizado por la locomotora del tren. 
Wt= ± f × d = + 490.5 kN × 619.407 m = 490500 N × 619.407 m = 303819134 
J 
c) Calcula el trabajo realizado por las fuerzas de fricción. 
Wf = ± f × d = - 72kN × 619.407 m = - 72000 × 619.407 m = - 44597304 J 
d) ¿Cuál es el trabajo total? 
Wtotal = ∑W = Wf + Wt = - 44597304 + 303819134 = 259221830 J 
e) ¿Cuál es el cambio en la energía cinética del tren? 
 
 
20g × 6 
K = 
1
2
 m v2 = 
1
2
 × 600000 kg × 27.7772 m/s = .5 × 600000 × 771.561 = 
231468300 J 
f) Determina la potencia suministrada por la locomotora en los 44.70 𝑠, en caballos 
de fuerza (ℎ𝑝). 
P = f × v = 490500 N × 27.777 m/s = 13624618.5 Nm/s = 13624618.5 J/s 
1 hp = 746 W = 746 J/s = 13624618.5 / 746 = 18263.563 hp 
g) Calcula la potencia consumida por las fuerzas de fricción en los 44.70 𝑠, en 
caballos de fuerza (ℎ𝑝). 
P = f < × v × -1 = 72000 N × 27.777 m/s × -1 = - 1999944 J/s / 746 = 2680.890 
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. 
3000 rpm = 3000 
2π
60
 = 3000 
6.283
60
 = 314.15 rad/s 
α = 
𝑉𝑓−𝑉𝑖
𝑡𝑓−𝑡𝑖
 = 
314.15rad/s
20s
 = 15.707 rad/s2 
atan = α × r = 15.707 rad/s2 × .06 m = 0.942 m/s2 
ftan = m × atan = (6 × .02) × .942 m/s2 = .12 × .942 = .113 N 
a) ¿Cuál es el ángulo girado por las muestras en el arranque? 
Θ = Vi × t + 
1
2
 α × t2 = 0 × 20 + .5 × 15.707 × 202 = 0 + 7.853 × 400 = 3141.2 
rad 
b) ¿cuál es la distancia recorrida por las muestras en el arranque? 
d = θ × λ = 3141.2 × .06 = 188.472 m 
c) Calcula el trabajo por las fuerzas que actúan sobre las muestras en el arranque. 
W = ftan × d = .113 × 188.472 = 21.297 J 
d) ¿Cuál es la potencia de la centrifugadora para acelerar las muestras? 
P = 
𝑤
𝑡
 = 
21.297
20
 = 1.064 J 
e) ¿Cuál es la energía cinética de las muestras al final del proceso de arranque? 
K = 
1
2
 × m × v2 = .5 × .12 × 314.152 = .06 × 98690.222 = 5921.413 J 
 
 
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. 
Sin α = 
𝑐𝑜
ℎ
 = sin α × h = co = sin 15 × 4.7 = 1.212 m 
f = m × a = 1.25 kg × 9.81 m/s2 = 12.262 N 
w = f × d × -1 = 12.262 × 1.212 × -1 = -14.861 J 
b) Calcula el trabajo realizado por la fuerza de fricción. 
n = w cos α = 1.25 cos 15 = 1.25 × .965 = 1.206 N 
fk = µ × n = .35 × 1.206 = .422 N 
w = f × d × -1 = .422 × 4.7 × -1 = -1.98 J 
c) Determina el trabajo realizado por el sistema mecánico para subir el bloque. 
f = m × a = 1.25 × .6 = .75N 
w = f × d = .75 × 4.7 = 3.525 J 
d) ¿Cuánta potencia debe suministrar el sistema mecánico para subir el bloque? 
t = 
𝑑
𝑣
 = 
4.7
.6
 = 7.833 s 
p = 
𝑤
𝑡
 = 
3.525
7.833
 = .450 W 
 
 
 
 
 
α = 15 º 
 
 
 
Referencia: 
 
• Young, H. D. y Freedman, D. A. (2004). Física Universitaria. Vol. 1 [Archivo electrónico]. Recuperado 
de: https://bibliotechnia.com.mx/portal/visor/web/visor.php 
• Mate móvil (Productor). (15 de junio de 2015). Trabajo Mecánico. Ejercicios resueltos - intro y 
explicación [Archivo de video]. Recuperado de: https://youtu.be/BYuOBkn9QwE 
• Mate móvil (Productor). (26 de diciembre 2016). Energía. Ejercicios resueltos - Nivel 1 [Archivo de 
video]. Recuperado de: https://youtu.be/yHGayMfRpKI 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://bibliotechnia.com.mx/portal/visor/web/visor.php
https://youtu.be/BYuOBkn9QwE