Título de la tarea Tarea semana 2 Nombre Alumno Cesar Villalobos flores Nombre Asignatura física Instituto IACC 19/06/2017
Desarrollo
FÍSICA TAREA SEMANA 2 NOMBRE: Trabajo, energía y su conservación. RECURSOS NECESARIOS: Contenidos de la semana 2.
PUNTAJE TOTAL DE TAREA: 9
INSTRUCCIONES: Resuelva los siguientes ejercicios, argumentando físicamente la resolución matemática.
Ejercicio 1:
Determine la masa de una pelota de golf que cuando va a una velocidad de 105 [m/s] tiene una energía cinética de 900 [J]. Los datos que tienes son: v = 105 m/s Ec = 900 J m=?
Calculamos la masa. Ec = 1/2 (m) (v)² 900 J = 1/2 (105 m/s)² (m) 900 J = 1/2 (11025 m²/s²) (m) 900 J = 5512,5 m²/s² (m) (900 J) / (5512,5 m²/s²) = m 0,16 kg = m
Respuesta. m = 0,16 kg
Ejercicio 2:
Determine la energía total de un helicóptero que se encuentra a una altura de 300 [m], se mueve a una velocidad de 20 [m/s] y que tiene una masa de 1200 [kg]. Los datos que nos dan son: h = 300 m v = 20 m/s m = 1200 kg g = 9,8 m/s² Ec = ? Ep =? Em =?
Calculamos la energía cinética. Ec = 1/2 (m) (v)² Ec = 1/2 (1200 kg) (20 m/s)² Ec = 600 kg (400 m²/s²) Ec = 240 000 J
Calculamos la energía potencial. Ep = mgh Ep = (1200 kg) (9,8 m/s²) (300 m) Ep = 3528000 J
Calculamos la energía mecánica Em = Ec + Ep Em = 240 000 J + 3528000 J Em = 3768000 J
Respuesta. Em = 3768000 J
Ejercicio 3:
Determine a qué velocidad un futbolista debe lanzar una pelota al cielo para que ésta alcance
una
altura de 30 metros. Para resolver, asuma que la masa de la pelota es de 0.4 [kg].
La relación que vincula variables cinemáticas que no dependen directamente del tiempo es:
= 0.4 kg = ℎ = 0.4 [kg ] 9,8 [ ] Energía potencial inicial: =0 Energía cinética final: = =0 Energía cinética inicial:
=
i
2
i
2
i
0 [m ] = 0
ℎ
f
f
2
El punto más alto al que llega la pelota es justo cuando se detiene (cuando = 0)
Energía potencial final :
= + = +
f
=ℎ f
f
= 0.4 [kg ] 9,8 [ ] 3 0 [m ] = 117.6 [J]
0.4 kg
i
0.4 kg
i
2
2
+ 0 = 0 + 117.6 [J]
= 117.6 [J]
= √117.6 [J] *2/0.4 i
= 24.248 [ ] i
Ejercicio 4:
Determine cuál será la velocidad que tendrá el carro de la figura en los puntos A, B y C. Para resolver el problema, asuma que la masa del carro es de 480 [kg].
= 240 [J ] = = 480 [kg] ( 1[m/s] Energía potencial inicial: = ℎ = 480 [kg ] 9,8 [ ] 12 [m ] = 56448 [ J ] Energía cinética final: = = 480 [kg] = 240 [kg] Energía potencial final : = ℎ = 480 [kg] 9,8 [ ] 4.9[m] = 23049.6 [j] Energía cinética inicial:
i
2
2
i
f
f
f
= + = +
2
f
2
f
f
f
240 [J ]+ 56448 [ J ] = 240 [kg]
f
2
+ 23049.6 [j]
240 [J ]+ 56448 [ J ] - 23049.6 [j] = 240 [kg]
f
2
= 33638.4 [J] / 240 [kg ]= 140.16
f
2
2
140.16 f= 11.84 f=
= = 480 [kg] ( 11.84[m/s] = 33644.5 [J ] Energía potencial inicial: = ℎ = 480 [kg ] 9,8 [ ] 4.9[m ] = 23049.6 [ J ] Energía cinética final: = = 480 [kg] = 240 [kg] Energía potencial final : = ℎ = 480 [kg] 9,8 [ ] 1.8[m] = 8467.2 [j] Energía cinética inicial:
i
2
2
i
f
f
2
f
f
= + = +
f
2
f
f
33644.5 [J ]+ 23049.6 [ J ] 33644.5 [J ]+ 23049.6 [ J ]
= 240 [kg]
f
2
+ 8467.2 [j]
- 8467.2 [j] = 240 [kg]
= 48226.9 [J] / 240 [kg ]= 200.9 200.9 f= 14.17 f
2
f
2
2
f=
[m/s] = 48189.3 [J ] = = 480 [kg] ( 14.17 Energía potencial inicial: = ℎ = 480 [kg ] 9,8 [ ] 1.8[m ] = 8467.2 [ J ] Energía cinética inicial:
i
2
2
i
= = 480 [kg] = 240 [kg] Energía potencial final : = ℎ = 480 [kg] 9,8 [ ] 9.9[m] = 46569.6 [j] Energía cinética final:
f
f
2
f
= + = +
f
2
f
f
48189.3 [ J ] + 8467.2 [ J ] = 240 [kg]
f
2
+ 46569.6 [j]
48189.3 [ J ] + 8467.2 [ J ] - 46569.6 [j]= 240 [kg]
= 10086.9 [J] / 240 [kg ]= 42.0287 42.0287 f= 6.48 f
f
2
f
2
f=
Ejercicio 5:
Una grúa levanta un bloque de concreto de 600 [kg], tal como se muestra en la figura. Determine cuál es el trabajo total que debió realizar el motor de la grúa para levantar el bloque a la altura indicada.
, , y
Primero se deben determinar los valores de
= 0 su altura inicial: ℎ = 0
velocidad inicial:
Energía cinética inicial:
= = 0 i2
2
f
2
=0 Energía potencial inicial: = ℎ = 0 = 0 Energía cinética final: = = 0
i
f
f
2
2
f
f
=0
la ecuación de conservación de energía y trabajo
= – = + − – = 0 + − 0 − 0 = = = ℎ =600 [kg] 9,8 [ ] 6.9 [m] = 40572 [ J ] i
f
i
Ejercicio 6:
Para poder elevarse, el motor de una avioneta de riego ha quemado un total de
= 2 890 000 ×10 [J]. La avioneta ha
combustible, que ha hecho un trabajo de
despegado del suelo y ha alcanzado una altura de 103[m]. Considerando que la masa de la avioneta es 600 [kg], determine su velocidad.
Trabajo aplicado al sistema: 2890000 * 10^6 J. Energía potencial: inicial: 0
Energía potencial final: m * g * h = 600 kg * 9,8 m/s^2 * 10^3 m = 5880000J
Energía cinética inicial = 0.
Por tanto,
Cambio en la energía mecánica = Energía cinética final + Energía potencial final Energía cinética inicial - Energía potencial inicial
Cambio en la energía mecánica = Energía cinética final + 5880000 J - 0 - 0
Cambio en la energía mecánica = Trabajo
2890000 * 10^6 J = Energía cinética final + 5880000 J
=> Enercg[ia cinética final = 2890000 * 10^6 - 5,88 * 10^6 J
Energía cinética final = 2889994 * 10^ 6 J
=> m * (v^2) / 2 = 2889994 * 10^6 J => v = √ [ 2889995 * 10^ 6J * 2 / 600 kg] v=98149.54 m/s v = 98,15 * 10^3 m/s
Ejercicio 7:
Redacte un texto preciso, donde se presente cada una de las energías explicadas en el contenido de la semana 2. Utilice sus propias palabras. (La cantidad mínima de palabras es de 350 y máxima de 400).
La energía cinética es una forma de energía, conocida como energía de movimiento. La energía cinética se representa a través de la siguiente fórmula: Ec= ½ mv². La energía cinética se mide en Julios (J), la masa en kilogramos (kg) y la velocidad en metros sobre segundos (m/s) Energía Potencial Gravitatoria, es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo, dependiendo de la configuración que tengan en un sistema de cuerpos que ejercen fuerzas entre sí. La energía de un sistema está dada por la suma de todas las energías contenidas en él. Ley de Conservación de la Energía La energía no se puede crear ni destruir; se puede transformar de una forma a otra, pero la cantidad total de energía nunca cambia. Esto significa que no podemos crear energía, es decir, por ejemplo: podemos transformarla de energía cinética a energía potencial y viceversa. Trabajo El trabajo realizado por una fuerza es el producto entre la fuerza y el desplazamiento realizado en la dirección de ésta. Como fuerza y desplazamiento son vectores y el trabajo un escalar (no tiene dirección ni sentido) definimos el diferencial de trabajo como el producto escalar. El trabajo total realizado por una fuerza que puede variar punto a punto a lo largo de la trayectoria que recorre será entonces la integral de
línea de la fuerza F a lo largo de la trayectoria que une la posición inicial y final de la partícula sobre la que actúa la fuerza.
Ejercicio
Indicadores de evaluación
Ejercicio 1
Demuestra con
Puntaje
Puntaje total
0,5
0,5
0,5
0,5
argumentos físicos la solución matemática en la resolución de problemas. Ejercicio 2
Demuestra con argumentos físicos la solución matemática en la
resolución de problemas.
Ejercicio 3
Demuestra con argumentos físicos la solución
0,5
0,5
matemática en la resolución de problemas. Ejercicio 4
Diferencia en un sistema la energía
1
cinética de la potencial gravitatoria.
2
Demuestra con argumentos físicos la solución
1
matemática en la resolución de problemas. Ejercicio 5
Diferencia en un sistema la energía cinética de la
1
potencial
2
gravitatoria. Demuestra con argumentos físicos la solución matemática en la
1
resolución de problemas. Ejercicio 6
Diferencia en un sistema la energía
1
2
cinética de la potencial gravitatoria. Demuestra con argumentos físicos la solución
1
matemática en la resolución de problemas. Ejercicio 7
Utiliza adecuadamente las bases
1,5
1,5
conceptuales como argumento en el desarrollo de un contexto.
Esta actividad debe ser desarrollada en la plantilla establecida por IACC para la entrega de la tarea de la semana, disponible para ser descargada desde la plataforma del curso junto a estas instrucciones.
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