Reveco Lenny Control 3


Trabajo y Energía
Lenny Reveco
Física
Instituto IACC
Sábado 17 de enero de 2015











1.- Calcular en joule, kgm y ergs el trabajo de una fuerza de 1.000 N cuyo punto de aplicación se desplaza 50 m en la dirección de la fuerza.
Respuesta:
Para realizar este ejercicio hay que tener en cuenta la siguiente ecuación:
W = F * d
En donde:
W: corresponde al trabajo realizado por la fuerza
F:Vector fuerza, medida en newton
d: La distancia de desplazamiento causada por la fuerza
Teniendo esto, se reemplazan los datos en la formula, resultando lo siguiente:

Como ya se tiene el trabajo expresado en joule, para poder expresar el trabajo en kgm, la fuerza se tiene que descomponer y encontrar la masa expresada en kg, para poder reemplazarla en la ecuación del trabajo, teniendo esto en cuentase tiene lo siguiente:

Teniendo la masa se reemplaza en la fórmula:

Finalmente para transformar de joule a ergs, se debe tener en cuenta la siguiente transformación de unidades:

Entonces, el trabajo en ergs queda como sigue:







1. Desde una altura de 70 cm cae cada segundo una gota de agua que pesa 0,25 gramos. Calcular el trabajo que es capaz de realizar la gotera en un año.
Respuesta:Antes de considerar cualquier ecuación se deben hacer las transformaciones de unidades necesarias.
1)

2)
Teniendo estas dos transformaciones, primero se debe obtener la fuerza de peso para poder encontrar el peso, sabiendo eso se tiene lo siguiente:
Wpeso = m*g
En donde:
m: corresponde a la masa
g: corresponde a la aceleración de gravedad

Luego se reemplaza en la formula, para obtener el peso:Entonces para obtener el trabajo se reemplaza en la fórmula:

Este resultado es el trabajo que realiza una gota. Del enunciado se sabe que cae una gota por segundo, por lo que se quiere saber cuánto es el trabajo que realizan las gotas en 1 año. Para saber esto primero hay que saber cuántos segundos hay en 1 año. Por lo que se realiza lo siguiente:
1 año  365 días
1 día  24 Hrs
1 hr  3600 sFinalmente queda lo siguiente:
Este es el trabajo que realiza la gotera en un año.

2. Calcular la energía potencial almacenada en un tanque con 1.500 litros de agua, situado a 10m de altura respecto del suelo.
Respuesta:
Se sabe que para calcular la energía potencial, se utiliza la siguiente formula:
Ep = m * g * h
En donde:
Ep: corresponde a la energía potencial
m: corresponde a la masa
g:corresponde a la fuerza de gravedad
h: corresponde a la altura

Del enunciado se sabe que el tanque consta con 1.500Lt de agua; por propiedades del agua se sabe que 1lt de agua son equivalente a 1Kg en masa. Entonces para poder obtener la energía potencial, se realiza lo siguiente:

Finalmente se puede decir que la energía potencial almacenada es de 147.150 (J).
3. ¿Qué energía cinética tiene al tocarel suelo un cuerpo de 100 N de peso que cae desde 40m?
Respuesta:
La fórmula para calcular la energía cinética es la siguiente:
En donde:
Ec: corresponde a la energía cinética
m: corresponde a la masa
v: corresponde a la velocidad
Antes de reemplazar se observa la información entrega por el enunciado. Se pide que se calcule la energía cinética que tiene el cuerpo al tocar el suelo, se sabe porcondiciones físicas que los cuerpos cuando tocan el suelo y frente a un lanzamiento en su punto máximo, la velocidad en esos puntos es 0 m/s. Por lo que sin realizar ningún calculo, llego a la conclusión de que la energía cinética en ese punto es igual a cero.


4. ¿Cuál era la energía potencial del cuerpo anterior a los 40 m de altura?, ¿qué energía potencial y cinética tenía en el punto medio dela trayectoria y cuando le faltaban 10 m para llegar al suelo?
Respuesta:
Teniendo en cuenta las ecuaciones anteriormente explicadas, se tiene lo siguiente:
1) Ep: 100 (N) * 40 (m)  Ep = 4.000 (J)
2) El punto medio de la trayectoria es a los 20 m de altura, se considera la misma masa y fuerza de peso, pero cambia su altura. Para obtener la energía potencial se realiza el mismo procedimiento:
Ep:...