Trabajo energía y potencia Objetivo: Definir y estudiar las fórmulas de trabajo, energía y potencia y aplicar los conceptos para ayudarnos a resolver problemas de finiendo y demostrando por medio de ejemplos el conocimiento de las unidades, analizar y aplicar los conocimientos sobre la relación entre la realización de un trabajo y el cambio de energía cinética y el principio de la energía mecánica además determinar la relación del tiempo, fuerza ,distancia y velocidad con la potencia
Proyecto Integrador Tres en movimiento: trabajo, energía y potencia
Pedro Pablo Castillo Pech
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. 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 Para el cálculo de la fuerza en la componente X: Fx = F*cos(α) Como la F aplicada es de 400 N y el ángulo α = 40° Fx = 400 N * cos(40°) Fx = 306,42 N
c. Con los datos de masa y fuerza obtén el valor de la aceleración Para el valor de la aceleración, realizamos el diagrama de cuerpo libre del objeto y utilizamos la 2da Ley de Newton ∑Fx: Fx - Froce = m*a 306,42 N - 10 N = (150 kg)*(a)
a = 1,98 m/s^2
d. Con los datos de masa y fuerza obtén el trabajo realizado (en Joules). d) Trabajo W = F*Δx*cos(α) W = (306,42 N)*(15 m) W = 4596,3 Joules
e. La energía cinética del carrito (en Joules) durante su movimiento. e) Energía cinética durante el movimiento Ek = (1/2)(m)(v)^2 Debemos calcular la velocidad al final del tramo: vf^2 = vi^2 + 2*a*Δx vf^2 = 2*(1,98 m/s^2)(15 m) ; El carrito parte del reposo (vi = 0 m/s) vf = 7,71 m/s Ek = (1/2)*(150 kg)(7,71 m/s)^2 Ek = 4455 Joules
f. La energía potencial (en Joules) si el carrito se detiene. f) Energía potencial gravitatoria Ep = (m)*(g)*(h) Ep = (150 kg) * (9,8 m/s^2) * (2,5 m) Ep = 3675 Joules
g. La potencia (en Watts) con la que es arrastrado el carrito. g) Potencia Potencia = W / Δt Para calcula Δt, tenemos: vf = a*Δt
Δt = vf / a (Despejando Δt) Δt = (7,71 m/s) / (1,98 m/s^2) Δt = 3,89 s Potencia = (4596,3 Joules) / (3,89 s) Potencia = 1180,37 Vatios
