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domingo, 3 de junio de 2018

Módulo 19. Dinámica de la naturaleza. El movimiento.- Unidad III: Dinámica del movimiento.- Proyecto Integrador: Tres en movimiento: Trabajo, energía y potencia.


1.           Lee con atención el planteamiento del problema e identifica los datos.

Para desarrollar el siguiente problema es necesario que comprendas los temas de la tercera unidad, sobre todo los relacionados con los conceptos de trabajo, energía y potencia. Este proyecto busca que pongas en práctica los conocimientos aprendidos.

Problema.
Una persona necesita jalar a lo largo de 15 m y sobre un piso que tiene 2.5 m de altura, un carrito que tiene una masa de 150 Kg.

Para jalar el carrito utiliza una cuerda (flecha color roja) que forma un ángulo de 40 grados con respecto a la horizontal, con una fuerza aplicada de 400 N. La aceleración es constante y se opone una fuerza de rozamiento que tiene un valor de 10 N.

2. Con la información dada y con los datos identificados, resuelve las siguientes situaciones que se derivan del problema.

Datos:

M = 150 kg
F = 400 Nw
Ffr = 10 Nw
q = 40°



a.            Representa con un esquema de vectores, las fuerzas del problema planteado. Las fuerzas que actúan son la que realiza la persona para jalar el carrito, el componente en x de esa fuerza y la fuerza de rozamiento.



b. Calcula el componente en el eje x de la fuerza aplicada, nos referimos a Fx. Recuerda que para obtener la componente en x debes aplicar la fórmula:

Fx = F·cos Θ

Fx = (400Nw) (cos 40°)
Fx = 306.417 Nw

c. Con los datos de masa y fuerza obtén el valor de la aceleración e incluye la imagen de pantalla con el resultado obtenido. Para ello debes usar la siguiente liga http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/newt.html


3. Luego calcularás lo que se te pide en los siguientes incisos, considerando que la aceleración del carrito es de 3 m/s2 en un tiempo de 15 segundos. Aplica las fórmulas correspondientes para obtenerlos.

Datos:

a = 3m/s2
t = 15 seg
d = 15 mts
h = 2.5 mts
m = 150 kg
vo = 0

d. Con los datos de masa y fuerza obtén el trabajo realizado (en Joules).

NOTA: La fuerza de fricción siempre va contraria al movimiento.


WN = Wx + WFr
Wx = Fx · d                           WFr = (-Ffr) (d)
  = (306.417Nw) (15m)                    = (-10Nw) (15m)
  = 4596.25 Joules                       = - 150 Joules
WN = 4596.25 J -150J = 4446.25 Joules.

e. La energía cinética del carrito (en Joules) durante su movimiento.

EC =
nf = no + at

nf = no + at = (3m/seg2) (15seg) = 45 m/seg

EC =  = (150 kg) (45m/seg)2     = 151,875 kg·m / s2·m
 
2

= 151,875 Nw · m


= 151,875 Joules


f. La energía potencial (en Joules) si el carrito se detiene.

EP = p·h
   = (1471.5 Nw) (2.5m)
   = 3,678.75 Joules

g. La potencia (en Watts) con la que es arrastrado el carrito.

P = WN / t
P = (4446.25 Joules) / 15 seg
P = 296.41 watts






4. Finalmente y a manera de conclusión, en párrafo breve responde: ¿Qué aplicación tienen los conceptos de energía, potencia, fuerza y trabajo en la vida diaria?

Estos conceptos tienen una aplicación diaria en la acción cotidiana del ser humano, ya que realizamos nuestras tareas utilizando en principio la energía de nuestro cuerpo. Cuando estamos despertando convertimos la energía potencial de nuestro cuerpo que estaba en reposo a Energía Cinética al iniciar nuestras actividades, es decir esta energía se transforma en Trabajo, por ejemplo: al prepararnos para realizar la limpieza de la casa, usamos la Fuerza para cargar el cubo de agua, etc. Esta se convierte en trabajo al desplazarnos una cierta distancia y mientras más rápido realicemos esta acción más Potencia daremos a nuestras piernas.

En la Industria la aplicación de estos conceptos es fundamental para realizar los diferentes procesos a los que cada rama se dedica, ya que interaccionan los componentes del sistema físico que tiene la capacidad de realizar el trabajo.

Bibliografía:

-Física General. Héctor Pérez Montiel. Editorial Patria Tercera Edición. México 2009.
- Física básica. Mtro. Víctor M. González Cabrera, Mtro. Enrique de la Torre Casillas. Editorial Progreso Primera Edición. México 1974.







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