Resolución de Problemas de Trabajo y Energía

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RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS- Trabajo y energía
Ejercicio 1. Trabajo y potencia
Las ruedas de una locomotora de ejercen una fuerza de tracción de . La locomotora arrastra un conjunto de vagones que tienen una masa total de , que ejercen fuerzas de fricción de , que se oponen al movimiento del tren. El tren parte desde el reposo y adquiere una velocidad de en un tiempo de .
a) ¿Cuál es la distancia recorrida en el tiempo de ?
100km/hs= = 27.77 m/s
b) Calcula el trabajo realizado por la locomotora del tren.
W=Fx
c) Calcula el trabajo realizado por las fuerzas de fricción.
W=Fx
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 , en caballos de fuerza ().
1hp=746W
W=Fs
g) Calcula la potencia consumida por las fuerzas de fricción en los , en caballos de fuerza ().
1hp=746W
W=Fs
Ejercicio 2. Trabajo y energía
Una máquina centrifugadora para producir sedimentación trabaja a , con muestras colocadas a una distancia radial de del eje de giro. Partiendo del reposo la máquina tarda en alcanzar su velocidad de operación. La masa de cada tubo muestra es de 
W=3000rpm= 314.16 rad/s
a) ¿Cuál es el ángulo girado por las muestras en el arranque?
b) ¿cuál es la distancia recorrida por las muestras en el arranque?
S=r
S=(0.06m)
S=(0.06m)
S=188.7 m
c) Calcula el trabajo por las fuerzas que actúan sobre las muestras en el arranque.
W=Fs
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?
Ejercicio 3. Trabajo y potencia
Un bloque de granito de es arrastrado hacia arriba por un plano inclinado con una rapidez constante de , mediante un sistema mecánico. El coeficiente de fricción entre el bloque y la superficie del plano es de . La distancia recorrida por el bloque es de .
Figura 1
S
n
F
f
∢ = 15°
Fx
Fy
F = 𝑚 𝑔 → 1,250(9.8 𝑚⁄𝑠2) = 12,250 𝑁
F𝑥 = 𝑚 ∙ 𝑎 ∙ 𝑆𝑒𝑛15° → 1,250 (9.8 𝑚⁄𝑠2)(Sen 15°) = 3,170.53 𝑁
F𝑦 = 𝑚 ∙ 𝑎 ∙ 𝐶𝑜𝑠15° → 1,250 (9.8 𝑚⁄𝑠2)(Cos 15°) = 11,832.59 𝑁
𝐹𝑅 = 𝜇 ∙ 𝑁 = 0.35(11,832.59 𝑁) = 4,141.4 𝑁
W− 𝑊𝑥 − 𝐹𝑅 = 0 → 𝑇 = 𝑊𝑥 + 𝐹𝑅
W = 3,170.53 𝑁 + 4,141.4 𝑁 = 7,311.93 𝑁
a) Determina el trabajo realizado por la fuerza de gravedad.
=s
=
=
b) Calcula el trabajo realizado por la fuerza de fricción.
=s
=
=
c) Determina el trabajo realizado por el sistema mecánico para subir el bloque.
=s
=(7311.93N)(4.7m)
=34366.071J
d) ¿Cuánta potencia debe suministrar el sistema mecánico para subir el bloque?
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
· 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
· 
· Young, Hugh D. Y Roger A. Freedman, Física universitaria volumen 1. Decimosegunda edición, PEARSON EDUCACIÓN, México, 2009
· http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/hph.html