Título de la tarea Mecánica: Conservación de la Energía Nombre Alumno Nombre Asignatura Física en Procesos Industriales Instituto IACC
Desarrollo 1. En la figura se puede visualizar v isualizar un carro de transporte de carga de masa m= 150 [kg] que se incluye en la vía con una velocidad de 12[m/s]. Con la información entregada determine la velocidad que tiene el carro en el punto A, B y C. Considere la aceleración de gravedad como g= 10 resultados en unidades pertenecientes al sistema internacional.
. Exprese los
Escriba aquí la ecuación. Respuesta: Si consideramos que:
Masa = 150 Kg (carro)
Velocidad = 12
( )
Desarrollo Punto A :
12 ) + (150 kg * 25m *10 ) = ( * 150 kg* ) + ( 150 kg * 12 m * 10 )
( * 150 kg*
+ 18.000 48.300 – 18.000 18.000 = 75
10.800 + 37.500 = 75
404 = V √ 404 20,099 = V
1. Velocidad del carro en el punto A es 20,099 .
Desarrollo Punto B:
) + ( 150 kg * 5 m * 10 )
48.300 = ( * 150 kg*
+ 7.500
48.300 = 75
. 7 =
544 = √ 544 23,32 2. La velocidad en el punto B es de 23,32
Desarrollo Punto C:
) + ( 150 kg * 18 m * 10 )
48.300 = ( * 150 kg*
+27.000
48.300 = 75
. 7 =
284 = √ 284 16,85 3. La velocidad para el punto C es
16,85
2. En una obra de construcción de e dificios en el centro de Santiago, una grúa debe levantar un bloque de concreto de 1300 [Lb] a una altura de 15.000[mm].
Con respecto a los datos entregados, responda las siguientes preguntas:
a) Contextualice la información entregada en el caso. Para ello realice un bosquejo de la situación detallada, donde indique los datos señalados. 1. Estado Inicial a 0 metros y 1.300 1 .300 lb de peso.
3
Estado Final a 15 metros con 1.300 lb de peso
b) Con el bosquejo realizado anteriormente, logre identificar las energías presentes en el caso de acuerdo a la ley de conservación de la energía (estado inicial y estado final), diferenciando cuando se está en presencia de energía cinética y/o energía potencial gravitatoria.
Conservación de la Energía
La energía no se crea ni se destruye, sino que es parte de lo que se define como la conservación de la energía, es decir en un sistema, la energía sufre transformaciones, lo que da lugar a otro tipo de energías. Lo anterior se puede sintetizar en que la energía de un sistema al inicio y final debe ser la misma. Se plantea la siguiente equivalencia:
=
Energía potencial Gravitatoria
La energía potencial gravitatoria existe cuando un cuerpo se encuentra en altura y se encuentra en reposo. Esta energía se designa mediante la letra U
Según lo planteado esta se produce cuando el cuerpo de 1.300 lb está a una altura de 15 metros (15.000 mm) considerando que esta condición es el estado final de la grúa y en reposo.
Energía Cinética
La energía cinética existe cuando un cuerpo se encuentra exclusivamente en movimiento. La ener gía cinética se designa mediante la letra K, para que exista energía cinética, el cuerpo debe estar asociado a una velocidad. Al elevar el bloque desde 0 mm a 15.000 mm, se está realizando re alizando un cambio en la altura (Energía potencial gravitatoria) (0 metros a 15 metros) Asumiendo que le camión se desplaza a 10 m /s desde 0 a 15 metros de altura y considerando el movimiento de fuerza normal, existe velocidad, cambio en la altura un cuerpo de 1.300 lb , existe Energía potencial gravitatoria
Se considera también cuando la grúa se encuentra a 0 metros con 1.300 lb en el estado inicial de este equipo mecánico.
c) Determine cuál es el e l trabajo total que debió realizar el sistema hidráulico de la grúa para la carga señalada. Exprese el resultado en Joule. **El trabajo es un mecanismo mediante el cual los sistemas intercambian energ ía. Es decir, cuando la fuerza aplicada sobre un sistema provoca un desplazamiento que tiene la misma dirección que la fuerza aplicada se dice que se está en presencia de un trabajo positivo, es decir el sistema “gana” energía. Lo anterior se define mediante la siguiente ecuación de conservación de energía y trabajo:
= − =(+)−( + ) =( +ℎ )−( +ℎ ) *
Reemplazando los valores, se tiene:
W = (590 kg*10
/ * 15 m) – (590 kg*10 / * 0 m)
W = 88.500 (j) Con la situación planteada y asumiendo que se desplaza a 10 m/s se obtiene lo siguiente,
=(+)−( + )
=( +ℎ ) − ( +ℎ )
W = ( 590 kg* W=
10 + 590 kg*10 *15) - ( 590 kg*0 + 590 kg*10 *0)
[29.500 29.500 + 88.500 88.500]]
W = 118.000
[ ] ]
Definicion: El término joule, o julio, se emplea en el terreno de la física para hacer referencia a una unidad de trabajo que forma parte del sistema internacional. Un joule es equivalente al trabajo que produce una fuerza constante de un newton cuyo punto de aplicación recorre un metro en la misma dirección de la fuerza. Para entender qué es un joule, por lo l o tanto, es importante saber antes en qué consisten varios conceptos. En la física, el trabajo es el e l producto de una fuerza por la distancia recorrida por su punto de aplicación. Dicho de otro modo: cuando una fuerza modifica el estado de movimiento de un cuerpo, realiza un trabajo. Combinando los conceptos de trabajo, fuerza y newton, llegamos entonces a la idea de joule, cuyo símbolo es J. La definición formal indica que una fuerza de 1 newton con un punto de aplicación que se desplaza un metro en la misma dirección de la fuerza realiza una cantidad de trabajo de 1 joule. Es imprescindible tener en cuenta que, a fines teóricos, no se consideran las diversas resistencias. Por eso al medir el trabajo de la fuerza no se analiza la influencia del roce del aire, por ejemplo. Cabe destacar que joule proviene de James Prescott Joule. Este físico inglés, nacido en 1818 y fallecido en 1889, realizó grandes descubrimientos vinculados a la energía, la el ectricidad, el magnetismo y la termodinámica. https://definicion.de/joule/
Bibliografía
Medina G. Hugo (2009). Dinámica de una partícula. Pontificia Universidad Católica del Perú. Porto P. Julian (2008). Definición de joule.