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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