Ejercicio de fisica

1.1- Un joven ejerce una fuerza horizontal constante de 200 N sobre un objeto que avanza 4 m. El trabajo realizado por el joven es de 400 J. El ángulo que forman la fuerza con el desplazamiento es:
        a) 60°         b) 30         c) 45°
        d) 53°         e) ninguna de las anteriores

Este ejercicio es recontrafácil: una aplicación inmediata de la definición de trabajo de fuerzasconstantes. La palabra clave de este ejercicio es esta: constante. Andá al enunciado y buscala... se trata de una fuerza constante. El hecho de que diga que es horizontal no agrega ni quita nada... porque no nos dice cómo se desplaza el cuerpo... y lo que cuenta es el ángulo que forman la fuerza con el desplazamiento; nada más. De modo que:
WF = F . Δx . cos α
Esa expresión sólo es válida parafuerzas constantes... por suerte éste es el caso.
cos α = WF / F . Δx
cos α = 400 J / 200 N . 4 m
cos α = 0,5
 
 
 
α = 60º
respuesta a-

 
 
 
 
 
Discusión: Lo más probable es que la palabra horizontal, del enunciado, sea sólo un simple error de los redactores. Sólo hace un poco más difícil la situación descripta. Pero no es imposible.



1.12- Una grúa iza verticalmente una cajade caudales de 400 kg, que parte del reposo con aceleración constante durante 2 s, hasta alcanzar una velocidad de 2 m/s; prosigue con ella durante 5 s, para frenar luego y detenerse en otros 2 s.

a- Graficar la velocidad de la caja en función del tiempo.
b- Graficar la fuerza que ejerce el cable, en función del tiempo.
c- Graficar la potencia que desarrolla la fuerza que ejerce el cable, enfunción del tiempo.
d- A partir de este último gráfico, determinar el trabajo que realiza dicha fuerza, y expresarlo en kWh. Comparar con el trabajo del peso.
e- Determinar la potencia media desarrollada por el cable.
f- Determinar la potencia máxima en todo el proceso.
g- ¿Cuál debería ser la potencia mínima del motor de la grúa? (formular las hipótesis necesarias).
Lo primero que tenemosque hacer es aclarar el asunto de la fuerza de la grúa. Voy a llamarla F (verás que soy muy original) y ahí aparece, en el DCL.

Apliquemos la Ley de Newton (ΣF= m a)
F – P = m a
Y encontramos tres momentos: en el primero, (1), la aceleración apunta hacia arriba y vale 1 m/s²; en el segundo, (2), la aceleración vale 0; y en el tercero, (3), la aceleración vale – 1 m/s². Por lo tanto tendremosF1 = 4.400 N
F2 = 4.000 N
F3 = 3.600 N

 
 
Esos resultados surgen de haber restado, en los tres caso la fuerza peso, que es constante y vale 4.000 N. Ahora sí podemos mostrar los gráficos y yo te los voy comentando al lado.
 
 

Aunque no nos lo piden, no me parece una mala costumbre hacer los tres grácifos cinemáticos en tandem como corresponde. En el superior, el de posición, podésver claramente el tipo de desplazamiento de cada tramo.
El de velocidad te muestra la trepada hasta 2m/s, luego esa velocidad constante durante cinco segundos y finalmete el descenso de velocidad hasta detenerse.
La aceleración -con sus saltos típicos- son los que te señalé más arriba y que definen las características dinámicas de cada tramo.
Las fuerzas que hace la grúa en cada tramo. Fijate quesólo representé la fuerza de la grúa... que si hubiese representado la fuerza resultante, ΣF, el gráfico debería quedar semejante (proporcional) al de aceleración.
Por último nos piden el gráfico de las potencias. Como la fuerza es constante dentro de cada tramo, el gráfico de potencia debe "copiar" al de velocidad, ya que la potencia instantánea (podés calcularla instante por instante) es:
Pot= F . v
La escala es arbitraria y los valores están consignados en kW.

 
 
Ahora fijate las áreas que coloreé en verde, amarillo y celeste. Representan los trabajos de las fuerzas en cada tramo (anecdóticamente, el asunto viene de que el trabajo resulta de integrar en el tiempo la función potencia), de modo que:
L1 = 8.800 J
L2 = 40.000 J
L3 = 7.200 J
Y el trabajo total es la suma del...