Fisica No. 8a
Fisica No. 8a
Fisica No. 8a
Cat.
Rony Salazar
Existen en física una serie de tipos de energía que presentan
características muy específicas lo cual dificulta una definición
estándar, por ejemplo: Energía química, eólica, hídrica,
lumínica, térmica, eléctrica, atómica, nuclear, cinética y
potencial.
En el curso se estudiaran únicamente los tipos de energía
mecánica y una definición sencilla de energía mecánica se
establece como la capacidad de un cuerpo de realizar un
trabajo.
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Energía Cinética: todos los cuerpos en
movimiento pueden realizar un trabajo, por
ejemplo: el martillo que clava un clavo o la bola
de acero que trabaja en la demolición de un
edificio.
La capacidad que tienen los cuerpos de realizar
un trabajo en función del movimiento
(velocidad) se denomina “Energía cinética y se
demuestra de la siguiente manera:
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𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂 = 𝑇𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 𝑒𝑛 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 , 𝑾=𝐸 , 𝑾 =𝐹×𝑑 , 𝑬=𝐹×𝑑
𝑉𝑓2 −𝑉𝑜2 𝑉𝑓2 −𝑉𝑜2
𝑭 = 𝑚 × 𝑎 , 𝑬𝒌 = 𝑚 × 𝑎 × 𝑑 , 𝒂 = , 𝑬𝒌 = 𝑚 𝑑
2𝑑 2𝑑
𝑬𝒌 = 1Τ2 𝑚 𝑉𝑓 2 − 1Τ2 𝑚 𝑉𝑜 2
𝑬𝒌 = 1Τ2 𝑚 𝑉 2
𝑬𝒌 = 1Τ2 𝑚 𝑉 2 , Energía
𝑘𝑔 ( 𝑚Τ𝑠) 2 Sistema Internacional = Joule
𝑘𝑔 × 𝑚 × 𝑚Τ𝑠2 ) Sistema Ingles = Libra-pie
𝑁×𝑚 =𝑱 CGS = Erg
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ENERGÍA POTENCIAL
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Ej.
𝑬𝒌 = 𝟒𝟓. 𝟑𝟏 𝑱
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2. ¿Cuánto trabajo se necesita para acelerar un auto de 1000
kg desde 20m/s hasta 30 m/s?
𝑚 = 1000 𝑘𝑔
𝑉𝑜 = 20 𝑚Τ𝑠
𝑉𝑓 = 30 𝑚Τ𝑠
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1. Un automóvil de 1000 kg pasa del punto A al punto B con una
diferencia de altura entre ambos de 10 m y luego al punto C con
diferencia de altura con respecto al punto A de 15 m.
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a) 𝐸𝑝 = 𝑚 × 𝑔 × ℎ 2
𝐸𝑝 = 1000 𝑘𝑔 × 9.8 mΤs × (−15 𝑚)
𝐸𝑝 = 1000 𝑘𝑔 × 9.8 × 10 𝑚
𝐸𝑝 = 𝟗𝟖𝟎𝟎𝟎 𝑱 Para B 𝐸𝑝 = −𝟏𝟒𝟕𝑶𝑶𝑶 𝑱 Para C
b) Δ Ep B a C
−147𝑂𝑂𝑂 𝐽 − 98000 𝐽 = −𝟐𝟒𝟓𝟎𝟎𝟎 𝑱
Ep en B con rel a C= mgh
1000 𝑘𝑔 × 9.8 𝑚Τ𝑠2 × 25 𝑚 = 𝟐𝟒𝟓𝟎𝟎𝟎 𝑱
Ep en C con rel a C = mgh
𝑚
1000 𝑘𝑔 × 9.8 Τ𝑠 2 × 0 𝑚 = 𝟎 𝑱
Δ Ep de B a C
0 𝐽 − 245000 𝐽 = −𝟐𝟒𝟓𝟎𝟎𝟎 𝑱
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Un automóvil pesa 2200 lb. Calcular: a) ¿Cuánto vale su masa?
b) ¿Cuánto trabajo se necesita para levantar el auto 800 pies?
c) ¿Cuánta Ep tendrá a esa altura con respecto al suelo?
d) Si se soltara ¿Cuál sería su Ek al llegar al suelo?
a) 𝑊 = 2200 𝑙𝑏
𝑊 2200 𝑙𝑏
𝑊 = 𝑚×𝑔 𝑚 = 𝑚 = 𝑚 = 𝟔𝟖. 𝟑𝟐 𝑺𝒍𝒖𝒈
𝑔 32 2𝑝𝑖𝑒ൗ
.
𝑠2
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Principio de la conservación de la energía mecánica
Estudios y experiencias en física demuestran que en ausencia
de fuerzas no conservativas se puede establecer que la
energía mecánica no se crea ni se destruye solo se transforma
o se transfiere de un cuerpo a otro. Este principio es fácil de
comprobar durante la siguiente experiencia.
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Análisis de un cuerpo que se deja caer desde cierta altura
𝐸𝑚 = 𝐸𝑝 + 𝐸𝑘
Ep Ek Em
1) 10 J 0J = 10 J
2) 8J 2J = 10 J
3) 2J 8J = 10 J
4) 0J 10 J = 10 J
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Ej.
Suponiendo que una colina tiene 40 metros de altura calcule:
a) La Velocidad del automóvil en el fondo del columpio
b) A qué altura tendrá la mitad de esa velocidad
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Resolviendo: 𝐸𝑚 𝐴 = 𝐸𝑚 𝐶
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POTENCIA
Se define a la potencia como la rapidez a la cual se efectúa
un trabajo o la rapidez a la que se transforma la energía.
Sistema Internacional
𝑇𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 𝐽𝑢𝑙𝑒𝑠
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = = = 𝑊𝑎𝑡𝑠
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑆𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠
Sistema Ingles
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Hp o caballos de fuerza
𝑙𝑏 − 𝑝𝑖𝑒
1𝐻𝑝 = 550
𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜
1𝐻𝑝 = 746 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠
𝑇𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 𝐹𝑑
𝑃= = = 𝐹𝑉
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡
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Una persona de 70 kg. Sube corriendo un tramo largo de
escaleras en 4 segundos. La altura vertical de las escaleras es
de 4.5 metros. Calcule la potencia que desarrolla la persona en
Watts y Hp
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𝑊 = 𝑚𝑔
ℎ𝑒𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒𝑟𝑎 = 4.5𝑚
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1) Un motor de 60 Hp proporciona la potencia
necesaria para mover el ascensor de un hotel, si el
peso del elevador es de 2000 libras. ¿Cuánto
tiempo se requiere para levantarlo 120 pies?
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1) ¿Cuánto trabajo puede efectuar un motor de 2Hp en una hora?
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4) Calcular la velocidad máxima a la cual un motor
de 90KW puede levantar una carga de 1800 kg. B) si se
duplicara la carga y la potencia se reduce a la mitad,
¿Cuánto tiempo se emplearía para levantar esta carga a
una altura de 40 m?
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