Energía y Potencia

Capítulo 4. Energía y Potencia

En un juego de tirar la cuerda, dos equipos halan hacia lados contrarios una cuerda, hasta que alguno de los dos se deja arrastrar por el otro. Diga si el equipo que pierde ejerce una cantidad positiva o negativa de trabajo.

Efectivamente el equipo que pierde ejerce una cantidad negativa de trabajo, además podemos analizar que cuando los dos equipos halan en direcciones diferentes el equipo ganador genera un movimiento acelerado, haciendo que actúe una fuerza; Lo que implica una pérdida de energía para el equipo perdedor

Si se ha realizado un trabajo negativo en el anterior caso, ¿cómo se conciliaría este resultado con el esfuerzo que se ha realizado?

La forma conciliatoria sobre el resultado con el esfuerzo realizado puede sintetizarse en que los dos equipos se han forzado y han gastado energía, pero el equipo ganador ha hecho un mayor gasto de energía para convertirla en trabajo.

Una fuerza constante que actúa sobre un objeto no produce potencia, ¿por qué?

La masa de un cuerpo es una propiedad intrínseca del mismo cuerpo, es decir que es una característica inherente a él e independiente de cualquier evento externo. ¿Podría decirse que la energía cinética es también una propiedad intrínseca?

Cuando un objeto se desliza sobre una superficie áspera la fricción efectúa una cantidad negativa de trabajo. Explique lo anterior en términos del teorema de trabajo y energía

Una carreta de 500 Kg de masa es arrastrada por un caballo a una velocidad constante sobre un terreno horizontal a lo largo de una distancia de 1000 metros. Para ello el caballo ejerce una fuerza de 2000 N y emplea un tiempo de 50 minutos.

¿Qué trabajo ha realizado el caballo?

¿En qué se ha convertido ese trabajo?

¿Cuál es el trabajo resultante ejercido sobre la carreta?

¿Con qué potencia el caballo desplazó a la carreta?

¿Qué fuerza debería ejercer el caballo sobre la carreta si esta se moviera con una aceleración de 〖0.1m/s〗^2?

¿Qué trabajo neto hace el caballo sobre la carreta en este último caso?

¿En cuánto varia la energía cinética de la carreta?

¿Qué trabajo neto se hace sobre la carreta cuando esta se mueve con una aceleración de 〖0.1m/s〗^2?

¿Qué trabajo hizo la fuerza de fricción?

Si en el problema anterior:

W= Trabajo hecho por la fuerza de tracción.

∆E_C = Incremento de la energía cinética.

Wf = trabajo para vencer las fuerzas disipativas.

Utilizando la ecuación,

z_2 = z_1 + (v1^2)/2g ,

y la ecuación del desplazamiento para un movimiento uniformemente acelerado, halle el tiempo empleado por un objeto de masa m en llegar a la altura máxima.

Las ecuaciones a utilizar son:

z_2 = z_1 + v_1+ 1/2 gt^2

z_2 = z_1 + (v1^2)/2g

Si el módulo de la rapidez de un cuerpo se duplica, ¿en qué factor se multiplica su energía cinética?

Si el módulo de la rapidez (velocidad) es v, la energía cinética es

E = (1/2)*m*v^2, siendo m la masa del cuerpo. Si se duplica v, la energía cinética será ahora E' = (1/2) * m * (2v)^2, = 4 * E

Es decir, que la energía cinética se multiplica por 4 al duplicarse el módulo de la rapidez (velocidad) del cuerpo.

Demuestre que la unidad MKS de la energía es el Joule.

Demuestre que 1KW-h = 3.6 MJ.

Si un resorte tiene una ecuación para la fuerza F = -kx, en donde k es la constante del resorte y x es el desplazamiento a partir del punto de equilibrio, demuestre que la cantidad 1/2kx^2 tiene unidades de energía.

Mediante un cable de una grúa se arrastra un tronco sobre el suelo horizontal de un bosque a una velocidad constante de 2 m/s. Si la potencia desarrollada por el cable es de 940 W.

¿Cuál es la tensión del cable?

¿Cuál es el trabajo resultante sobre el tronco en un minuto?

¿Cuál es el trabajo hecho por el cable sobre el tronco en un minuto?

¿Qué energía es disipada por efecto de la fricción en cada segundo?

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