Matecalculo

TRABAJO, ENERGÍA Y POTENCIA

VIII.- trabajo energía y potencia

Objetivo: Definir y estudiar las fórmulas de trabajo, energía y potencia y aplicar los conceptos para ayudarnos a resolver problemasdefiniendo 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 mecánicaademás determinar la relación del tiempo, fuerza ,distancia y velocidad con la potencia

8.1.concepto y unidades de trabajo

8.2 cálculo del trabajo sin ángulo

8.3 trabajo y dirección de la fuerza. trabajo y resultante

8.4 aplicación del plano inclinado con el trabajo

8.5 energía formas y tipos de energía

8.6.-Aplicación de la energía potencial y cinética

8.7.- relación del trabajo y la energía

8.8.-conservación de la energía

8.9.-potencia concepto y aplicación

BIBLIOGRAFÍA

8.1.concepto y unidades de trabajo

objetivo:

Definir y escribir las formulas matemáticas para trabajo y aplicar el concepto de trabajo para resolver los problemas estudiados a continuación y demostrar por medio de ejemplos los conocimientos de las siguientes unidades joule, libra-pie.

TRABAJO: Es una cantidad escalar igual al producto de la magnitud del desplazamiento y la componente de la fuerza en dirección del desplazamiento.

Se deben de cumplir tres requisitos :

1.- Debe haber una fuerza aplicada

2.-La fuerza debe ser aplicada a través de cierta distancia (desplazamiento)

3.-La fuerza debe tener una componente a lo largo del desplazamiento.

figura 8.1 El trabajo realizado por una fuerza F provoca un desplazamiento s.

Trabajo = fuerza X desplazamiento.

T = Fx s

La magnitud del trabajo puede expresarse en términos del ángulo θ formado entre F y s.

Trabajo =(F cos θ)s

La fuerza que realiza el trabajo está dirigida íntegramente a lo largo del desplazamiento. Por ejemplo cuando se eleva un cuerpo en forma vertical o cuando una fuerza horizontal arrastra un objeto por el piso en este caso:

Trabajo = Fs

En unidades del SI el trabajo se mide en Nxm esta unidad se llama joule (j)

Un joule es igual al trabajo realizado por una fuerza de un newton al mover un objeto a través de una distancia paralela de un metro.

8.2 cálculo del trabajo sin ángulo

ACTIVIDAD 1

1.- Un remolcador ejerce una fuerza constante de 4000 N sobre un barco y lo mueve una distancia de 15 m a través del puerto. ¿Qué trabajo realizó el remolcador?

DATOS FÓRMULA CÁLCULOS RESULTADOS

F = 4000N T = Fs T = 4000N X 15m T = 6000N

S =15 m

T = ?

2.-¿que trabajo realiza una fuerza de 65 N al arrastrar un bloque como el de la figura 8.1 a través de una distancia de 38 m, cuando la fuerza es trasmitida por medio de una cuerda de 60° con la horizontal

DATOS FÓRMULA CALCULOS RESULTADOS

F=65 N T =FXs FX = 65 N (cos 60°) T = 1235 j

S = 38 m Fx = 32.5 N

Θ = 60° T = Fx s = 32.5N X 38 m = 1235Nm

TAREA 1

1.- Un mensajero lleva un paquete de 35 N desde la calle hasta el quinto piso de un edificio de oficinas, a una altura de 15 m. ¿Cuánto trabajo realiza?

2.- Julio realiza un trabajo de 176 J al subir 3 m. ¿Cuál es la masa de Julio?

8.3 trabajo y dirección de la fuerza. trabajo y resultante

objetivo: identificar la fuerza que realiza el trabajo

Trabajo resultante es la suma algebraica de los trabajos de las fuerzas individuales que actúan sobre un cuerpo en movimiento.

La realización de un trabajo necesita la existencia de una fuerza resultante.

Para distinguir la diferencia entre trabajo positivo y negativo se sigue la convención de que el trabajo de una fuerza es positivo si el componente de la fuerza se encuentra en la misma dirección que el desplazamiento y negativo si una componente de la fuerza se opone al desplazamiento real.

Por ejemplo el trabajo que realiza una grúa al levantar una carga es positivo pero la fuerza gravitacional que ejerce la tierra sobre la carga ejerce un trabajo negativo.

8.4 aplicación del plano inclinado con el trabajo

objetivo: aplicar la dirección de las fuerzas en el plano inclinado.

ACTIVIDAD 2.

Una fuerza de 80 N mueve un bloque de 5Kg hacia arriba por un plano inclinadoa 30°, según figura 2 el coeficiente de fricción cinético es de 0.25 y la longitud del plano son 20 metros ,calcular el trabajo que realizan cada una de las fuerzas sobre el bloque.

Solución :

Las fuerzas que actúan sobre el bloque son; Ŋ , Ŧk p y w

la fuerza de impulso pse ejerce en direccióny el desplazamiento.

Tp = ps = 80 N x 20 m= 1600 J

W =mg =5kg (9.8m/s2) = 49 N

Wx =49 (sen 30°) = 24.5N

Wy = 40 (cos 30°) = 42.2N

Pero como Ŧk = ŊμkyŊ= Wy

Ŧk = Ŋμk = μk Wy

Ŧk = (-0.25) (42.4N) = -10.6 N

El signomenos significa que va hacia abajo del plano

TAREA 2.-

1.-Esteban jala un trineo a través de una superficie plana de nieve con una fuerza de 225 N, mediante una cuerda que forma un ángulo de 35° con la horizontal. Si el trineo avanza 65.3 m, ¿qué trabajo realiza Esteban?

2.- Se jala un trineo de 845 N una distancia de 185 m mediante una cuerda que ejerce una fuerza de 125 N. Si el trabajo realizado fue de 1.2 x 104 J, ¿qué ángulo forma la cuerda con la horizontal?

3.- Una cuerda arrastra un bloque de 10 Kg una distancia de 20 m por el piso contra una fricción constante de 30 N. La cuerda forma un ángulo de 35° con el piso y tiene una tensión de 60 N.

a) ¿Qué trabajo realiza la fuerza de 60 N?

b) ¿Cuál es el trabajo desarrollado por la fuerza de fricción? c) ¿Qué trabajo resultante se ha realizado?

d) ¿Cuál es el coeficiente de fricción?

8.5 energía formas y tipos de energía

OBJETIVO: analizar y aplicar los conocimientos sobre la realización de un trabajo y el cambio correspondiente de la energía cinética

ENERGÍA: es todo aquello que puede realizar

...