Materia y energia actividad 5 parte 1 PDF

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Cristian Rios Guerrero AL02905345 Materia y energía

1 ¿Cuál es el trabajo realizado por una fuerza de 20 N que actúa a lo largo de una distancia paralela de 8 m? ¿Qué fuerza realizará el mismo trabajo en una distancia de 4 m? Solución a) 160 J b) 40 N

El trabajo mecánico se conoce como una fuerza que es capaz de poner en movimiento a un cuerpo. El desplazamiento del cuerpo se logra por acción de una fuerza que es constante.

W=F·r

Donde: W es el trabajo realizado por la fuerza, F es la fuerza constante y r es el vector de desplazamiento.

a) Determinamos el trabajo:

W = 20 N · 8 m

W = 160 J

b) ¿Que fuerza realizara el mismo trabajo en una distancia de 4m?

160 J = F · 4m, despejamos la fuerza

F = 160J/4m

F =160 N·m/4m

F = 40 N

2 Un empuje de 120 N se aplica a lo largo del asa de una cortadora de césped. Ese

empuje produce un desplazamiento horizontal de 14 m. Si el asa forma un ángulo de 30° con el suelo, ¿qué trabajo fue realizado por la fuerza de 120 N? Tenemos que el trabajo es una relación entre fuerza y desplazamiento, recordando que el trabajo también es energía y como toda energía este no se crea ni se destruye, solamente se transforma. Aplicamos definición de trabajo, tal que: W = F·d·cos(x) Entonces, tenemos que sustituir los datos y despejar el trabajo: W = (120 N)·(14 m)·cos(30º) W = 1454.92 J Entonces, el trabajo realizado al empujar la cortadora de césped aplicando una fuerza de 120 N es igual a 1454.92 J.

3 Un bloque de 10 kg es arrastrado 20 m por una fuerza paralela de 26 N. Si uk = 0.2, ¿cuál es el trabajo resultante y qué aceleración se produce? ∑F = m*a sumatoria de fuerzas que experimenta el bloque m, tenemos: ∑Fx = F - fk = m*a ∑Fy = Fn - mg = 0 donde fk: fuerza de fricción cinética (se opone al movimiento) Fn: fuerza normal (la fuerza que ejerce la superficie sobre el bloque) mg: peso Calculando la aceleración: a = (F - fk) / m

F = 26 N m = 10 kg fk = μk*Fn (Calculamos en Fy) Fn = mg Fn = (10 kg) * (9,8 m/s^2) ; Fuerza de gravedad g Fn = 98 N fk = 98N * 0,2 fk = 19,6 N a = (26 N - 19,6 N) / (10 kg) a = 6,4 N / (10 kg) a = 0,64 m/s^2 Ecuación del Trabajo: T = F*d El trabajo es la fuerza que experimenta un cuerpo por una distancia que recorre. T = (26N - 19,6N) * (20 m) T = (6,4 N)(20 m) T = 128 Joules

Un proyectil de 20 g choca contra un banco de fango y penetra 6 cm antes de detenerse. Calcula la fuerza de detención F si la velocidad de entrada es de 80 m/s. La fuerza de frenado fue de 1066.66 N en dirección contraria al desplazamiento del proyectil. Inicialmente debemos buscar la aceleración del cuerpo, tal que: a = (Vf² - Vi²)/2d a = -(80 m/s)²/(2· 0.06 m) a = -53333.33 m/s² Entonces, aplicando segunda ley de Newton nos queda que: F = m·a

F = (0.020 kg)·(-53333.33 m/s²) F = -1066.66 N Por tanto, la fuerza de frenado fue de 1066.66 N en dirección contraria al desplazamiento del proyectil.

Una masa de 40 kg se eleva a una distancia de 20 m en un lapso de 3 s. ¿Qué potencia media se utiliza? La potencia se define como energía entre tiempo, entonces calcula la energía potencial y la dividimos entre el tiempo, tal que:

Ep = m·g·h

Ep = (40 kg)·(9.8 m/s²)·(20 m)

Ep = 7840 J

Ahora, se desarrollo esta energía en 3 segundos, entonces.

P = 7840 J /3 s

P = 2613.33 W

Por tanto, la potencia que se usa para elevar la masa es de 2613.33 W.

Un motor de 90 kW se utiliza para elevar una carga de 1 200 kg. ¿Cuál es la velocidad media durante el ascenso? La velocidad promedio media, durante el ascenso de la carga de 1200 kg con un motor de 90 kW, es igual a 7.65 m/s.

La potencia esta definida como: P = F·v Una relación entre la fuerza y la velocidad, por tanto, teniendo la potencia y el peso podemos despejar la velocidad. 90000 W = (1200 kg)·(9.8 m/s²)·v v = 7.65 m/s Por tanto, la velocidad promedio media durante el ascenso de la carga de 1200 kg es igual a 7.65 m/s....