Problemas de fisica

Solución del ejercicio n° 1 de Cálculo de trabajo y cambio de unidades, Joul, kwh:
Problema n° 1) Transformar 250 kgf.m a Joul y kW.h.
Desarrollo
1 kgf.m |  | 9,807 J |
250 kgf.m |  | x = 250 kgf.m × 9,807 J/1 kgf.m |
x = 2451,75 J
1 W = 1 J/s
1kW = 1.000 J/s
1kW.h = 1.000 J.3.600 s/s
1kW.h = 3.600.000 J s/s
1 J = 1kW.h/3.600.000
1 kgf.m |  | 9,807 J/3.600.000 |
250 kgf.m | | x = 250 kgf.m × 9,807 J/3.600.000 kgf.m |
x = 6,81.10-4 kW.h
Indicar el trabajo necesario para deslizar un cuerpo a 2 m de su posición inicial mediante una fuerza de 10 N.
Desarrollo
L = F × d
L = 10 N × 2 m
L = 20 J

¿Qué trabajo realiza un hombre para elevar una bolsa de 70 kgf a una altura de 2,5 m?. Expresarlo en:
a) kgf.m
b) Joule
c) kW.h
Desarrollo
a)
L = F × d
L = 70 kgf ×2,5 m
L = 175 kgf.m
b)
L = 175 kgf.m × 9,807 J/kgf.m
L = 1716,225 J
c)
L = 175 kgf.m × 9,807 J/3.600.000 kgf.m
L = 0,000477 kW.h

Transformar 2500 kW a:
a) cv.
b) Kgm/s.
Desarrollo
Datos:
2.500 kW = 2.500.000 W
a)
1 W |  | 0,00136 cv |
2.500.000 W |  | W = 2.500.000 W.0,00136 cv/1 W |
W = 3.401 cv
b)
1 W |  | 0,102 kgf.m/s |
2.500.000 W |  | W = 2.500.000 W.0,102(kgf.m/s)/1 W |
W = 255.000 kgf.m/s

Una grúa levanta 2000 kg a 15 m del suelo en 10 s, expresar la potencia empleada en:
a) cv.
b) W.
c) HP.
Desarrollo
Datos:
m = 2000 kg
h = 15 m
t = 10 s
W = L/t
W = P.d/t
W = m.g.d/t
W = 2000 kg.(10 m/s ²).15 m/10 s
W = 30000 W
a)
1 W |  | 0,00136 cv |
30000 W |  | W = 30000 W.0,00136 cv/1 W |
W = 40,8 cv
1 W |  | 0,102 kgf.m/s |30000 W |  | W = 30000 W.0,102 (kgf.m/s)/1 W |
W = 3060 kgf.m/s
1 W |  | 0,00134 HP |
30000 W |  | W = 30000 W.0,00134 HP/1 W |
W = 40,2 HP

Un motor de 120 cv es capaz de levantar un bulto de 2 ton hasta 25 m, ¿cuál es el tiempo empleado?.
Desarrollo
Datos:
P = 2 ton
W = 120 cv
h = 25 m
Se adopta g = 10 m/s ²
1 cv |  | 735 W |
120 W |  | W = 735 W.120 cv/1 cv |
W = 88200 W
1ton |  | 1000 kg |
2 ton |  | m = 1000 kg.2 ton/1 ton |
m = 2000 kg
W = P.d/t
W = m.g.d/t
t = m.g.d/W
t = 2000 kg.(10 m/s ²).25 m/88200 W
t = 5,67 s

Qué potencia deberá poseer un motor para bombear 500 l de agua por minuto hasta 45 m de altura?.
Desarrollo
Datos:
caudal = 500 l/min ≈ 500 kg/min ≈ 8,33 kg/s
d = 45 m
Se adopta g = 10 m/s ²
W = P.d/t
W = m.g.d/t
W = (m/t).g.d
W= (8,33 kg/s).(10 m/s ²).45 m
W = 3750 W

¿Cuál será la potencia necesaria para elevar un ascensor de 45000 N hasta 8 m de altura en 30 s?. ¿Cuál será la potencia del motor aplicable si el rendimiento es de 0,65?.
Desarrollo
Datos:
P = 45000 N
h = 8 m
t = 30 s
η = 0,65
W = P.d/t
W = 45000 N.8 m/30 s
W = 12.000 W
η = Wc/Wm
Wm = Wc/η
Wm = 12000 W/0,65
Wm = 18.461,5 W

) Calcularla velocidad que alcanza un automóvil de 1500 kgf en 16 s, partiendo del reposo, si tiene una potencia de 100 HP.
Desarrollo Datos:
P = 1500 kgf
W = 100 HP
t = 16 s
Se adopta g = 10 m/s ²
1 HP |  | 746 W |
100 HP |  | W = 100 HP.746 W/1 HP |
W = 74.600 W
1 kgf |  | 9,80665 N |
1500 kgf |  | P = 1500 kgf.9,80665 N/1 kgf |
P = 14.710 N
Pero:
P = m.g
m = P/g
m = 14.710 N/(10 m/s²)
m = 1.471 kg
De la potencia obtenemos el trabajo empleado:
W = L/t
W.t = L
L = 74600 W.16 s
L = 1.193.600 J
Como no hay fuerza de rozamiento ni cambios en la altura:
L = ΔEM = ΔEc = Ec2 - Ec1
Debido a que el vehículo parte del reposo la energía cinética inicial es nula.
Ec2 = ½.m.v2 ²
v2 ² = 2.Ec2/m
v2 ² = 2.1193600 J/1471 kg
v2 = 40,28 m/s

La velocidad de sustentación de unavión es de 144 km/h y su peso es de 15000 kgf. Si se dispone de una pista de 1000 m, ¿cuál es la potencia mínima que debe desarrollar el motor para que el avión pueda despegar?.
Desarrollo
Datos:
v = 144 km/h = (144 km/h).(1000 m/1 km)/(1 h/3600 s) = 40 m/s
P = 15000 kgf.9,80665 N/1 kgf = 147100 N
d = 1000 m
Se adopta g = 10 m/s ²
P = m.g
m = P/g
m = 147100 N/(10 m/s ²)
m = 14710 kg
No...