Tres en movimiento: trabajo, energía y potencia
Un documento elaborado con el procesador de textos, en el que expongas el problema planteado, el desarrollo y solución a las situaciones que de este se derivan, y una breve conclusión.
¿Qué hacer?
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 12 m y sobre un piso que tiene 2.5 m de altura, un carrito que tiene una masa de 120 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 300 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.
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 coseno Θ
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.
d. Con los datos de masa y fuerza obtén el trabajo realizado (en Joules).
e. La energía cinética del carrito (en Joules) durante su movimiento.
f. La energía potencial (en Joules) si el carrito se detiene.
g. La potencia (en Watts) con la que es arrastrado el carrito.
4. Finalmente y a manera de conlusión, en párrafo breve responde: ¿Qué aplicación tienen los conceptos de energía, potencia, fuerza y trabajo en la vida diaria?
1 Respuesta
Te repito lo que a otros foristas... este tema fue encarado varias pero el enunciado no es claro y confunde todo... Te lo planteo:
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 por de esa fuerza y la fuerza de rozamiento.
Te piden dibujar el DCL. Objeto se desplaza 12 metros sobre piso horizontal. Tiene 120 Kg. de masa y sufre rozamiento de 10 N. La fuerza aplicada de 300 N 40° sobre la horizontal, tendrá una componente horizontal = 300 cos 40° = 230 N. Descontando los 10 N de rozamiento (sentido opuesto al movimiento) resultan 220 N como fuerza aplicada.
b. Calcula el componente en el eje por de la fuerza aplicada, nos referimos Kg, recuerda que para obtener la componente en por debes aplicar la fórmula:
Fx = F coseno Θ = 300 cos 40° = 230 N
f rozamiento= 10 N
Fuerza neta que actua = 220 N.
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
Aceleracion de la masa del carrito =( FX - f rozamiento) / masa = 220N / 120 Kg.= 1.83 m/seg^2.
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.
¿
Aquí viene la contradicción... ¿por qué considerar aceleración = 3 m/seg^2 cuando realmente es de 1.83.?
Yo la sigo como te dice el enunciado .. pero es arbitrario...
d. Con los datos de masa y fuerza obtén el trabajo realizado (en Joules).
Trabajo realizado = Fuerza x distancia =(220N x 12 m) +( 10 N X 12m) =
2640 + 120 = 2760 Joules.
e. La energía cinética del carrito (en Joules) durante su movimiento.
Si partió del reposo, luego de recorrer los 12 metros habrá adquirido una velocidad ... Vf^2= 2 x 3 m/seg^2 x 12 m = 72( m/s)^2 ... Vf= 8.48 m/s.
Ahora Energia Cinetica ganada = 1/2 x 120 Kg x 72 ( m/s)^2 = 4320 Joules.
f. La energía potencial (en Joules) si el carrito se detiene.
El carrito se movió siempre al mismo nivel. Su E.P. no vario. Vale: m x g x altura = 120Kg x 10 m/seg^2 x 2.50 m = 3000 Joules... tanto al inicio como al fin del recorrido.( Esta pregunta tiene poco sentido).
g. La potencia (en Watts) con la que es arrastrado el carrito.
Otra pregunta sin sentido. Recorriendo durante 15 segundos el piso horizontal - como dice el dato- totalizaría : Espacio recorrido= 1/2 a t^2 = 0.50 x 3 x 15^2 = 337.5 m....nada que ver con los 12 metros originales del enunciado...
A esta altura, el calculo de la Potencia no tiene ningún sentido fisico.
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?
La aplicación de los conceptos que te dicen es continuada ya que todos nuestros actos durante la vida diaria estan involucrando movimientos más o menos rápidos. Ninguna parte de nuestro cuerpo se encuentra en reposo ( aunque estemos durmiendo).
Nota: No se quien o de donde habrá surgido este enunciado. Realmente es muy impreciso y no aporta ayuda sino confusion.
