Problema 7.3 Serway cuarta edición
Un bloque de 2,5 kg de masa es empujado 2,2 metros a lo largo de una mesa horizontal sin fricción por una fuerza constante de 16 Newton dirigida a 250 debajo de la horizontal. Encuentre el trabajo efectuado por:
C) Trabajo efectuado por la fuerza de la gravedad
El peso mg esta a 900 respecto al desplazamiento FX , Cuando la fuerza es perpendicular al desplazamiento se dice que no existe TRABAJO.
W = mg * d * (cos – 90)
W = 24,5 * 2,2 * (0)
W = 0
d) Trabajo efectuado por la fuerza neta sobre el bloque.
S (FX + N + mg)
S (31,9 + 0 + 0) = 31,9 julios
Problema 7.4 Serway cuarta edición
Dos bolas que tienen masas m1 = 10 kg. m2 = 8 kg. cuelgan de una polea sin fricción, como se muestra en la figura p7.4.
a) Determine el trabajo realizado por la fuerza de gravedad sobre cada bola por separado cuando la de 10 kg. de masa se desplaza 0,5 metros hacia abajo.
b) Cual es el trabajo total realizado por cada bola, incluido el efectuado por la fuerza de la cuerda.
c) Redacte un comentario acerca de cualquier relación que haya descubierto entre estas cantidades.
Se reemplaza en la ecuación 1 para hallar la tensión m1 g – T = m1 a (Ecuación 1)
T = m1 g – m1 a
T = 10 * 9,8 – 8 * 1,088
T = 98 – 8,711
T = 89,289 Newton
Determine el trabajo realizado por la fuerza de gravedad sobre cada bola por separado cuando la de 10 kg. de masa se desplaza 0,5 metros hacia abajo.
Problema 7.4 Serway quinta edición
Una carretilla cargada con ladrillos tiene una masa total de 18 kg y se jala con rapidez constante por medio de una cuerda. La cuerda esta inclinada a 200 sobre la horizontal y la carretilla se mueve 20 m sobre una superficie horizontal. El coeficiente de fricción cinética entre el suelo y la carretilla es de 0,5.
a) Cual es la tensión en la cuerda?
b) Cuanto trabajo efectúa la cuerda sobre la carretilla?
c) Cual es la energía perdida debido a la fricción.
Igualando las ecuaciones 1 y 2, se halla el valor de la tensión de la cuerda.
Problema 7.6 Serway quinta edición
Un bloque de 15 kg. Se arrastra sobre una superficie horizontal rugosa por una fuerza de 70 Newton que actúa a 200 sobre la horizontal. El bloque se desplaza 5 metros y el coeficiente de fricción cinética es de 0,3. Determine el trabajo realizado por:
a) La fuerza de 70 Newton,
b) La fuerza normal
c) La fuerza de gravedad
d) Cual es la energía perdida debido a la fricción
e) Encuentre el cambio total en la energía cinética del bloque.
Observamos que la fuerza de rozamiento FR esta 1800 respecto del desplazamiento del bloque de 15 kg.
W = FR (cos 180) * d = 36,918 * (-1) * 5 = -184,59 Newton * metro
W = – 184,59 julios
e) Encuentre el cambio total en la energía cinética del bloque.
Es la suma entre el trabajo realizado por la tensión de la cuerda en el eje x y el trabajo de la fuerza de rozamiento
W = 328,85 julios W = – 184,59 julios
328,85 – 184,59 = 144,3 Newton
Problema 7.7 Serway quinta edición; Problema 7.10 Serway cuarta edición
Batman que tiene 80 kg. de masa, cuelga del extremo libre de una cuerda de 12 m cuyo extremo opuesto se encuentra fijo a la rama de un árbol. Batman puede poner la cuerda en movimiento como solo él sabe hacerlo y balancearse lo suficiente para alcanzar una saliente cuando la cuerda forma un ángulo de 600 con la vertical. Cuanto trabajo se realizó contra la gravedad en esta maniobra?
Problema 7.22 Serway cuarta edición; Problema 7.18 Serway quinta edición; Problema 7.14 Serway sexta edición
Una fuerza F = (4xi +3jy) actúa sobre un objeto cuando este se mueve en la dirección x del origen a x = 50 m. Encuentre el trabajo efectuado sobre el objeto por la fuerza.
Problema 7.23 Serway cuarta edición; Problema 7.17 Serway quinta edición; Problema 7.13 Serway sexta edición
Una partícula está sometida a una fuerza Fx que varía con la posición, como se ve en la figura p7.13. Encuentre, el trabajo realizado por la fuerza sobre la partícula cuando se mueva.
a) De x = 0 a x = 5 metros
b) De x = 5 a x = 10 metros
c) De x = 10 a x = 15 metros
d) Cual es el trabajo total realizado por la fuerza sobre la distancia de x = 0 a x = 15 metros
d) Cual es el trabajo total realizado por la fuerza sobre la distancia de x = 0 a x = 15 metros
La suma de las tres áreas, es el trabajo total realizado de x = 0 a x = 15 metros.
Trabajo total = 7,5 + 15 + 7,5 = 30 julios
Trabajo total = 30 julios
Problema 7.65 Serway cuarta edición; Problema 7.49 Serway quinta edición; Problema 7.45 Serway sexta edición
Un coche compacto de 900 kg. de masa tiene una eficiencia total del motor del 15 %. (Esto es 15 % de la energía suministrada por combustible se entrega a las ruedas).
a) Si consumir un galón de gasolina produce 1,34 * 108 julios de energía, encuentre la cantidad de gasolina empleada al acelerar desde el reposo a 55 mi/hora. Aquí se puede hacer caso omiso de los efectos de la resistencia del aire y la fricción de rodamiento.
b) Cuantas de estas aceleraciones suministrara un galón?
C) El recorrido en millas dado por el coche es 38 mi/galón a 55 mi/hora. Que potencia es entregada a las ruedas (para superar los efectos de fricción) cuando el coche es conducido a esta rapidez?
Solución: La energía necesaria para acelerar el coche desde el reposo a una rapidez v = 55 mi/hora. es igual a su energía cinética final
K = Energía cinética
Esta es la energía que se le entrega a las ruedas cuando el auto consume 1 galón de gasolina.
Con este dato hallamos cuanta gasolina se necesita para desplazar el coche.
Consumo de gasolina = 1,44 galones/hora
Para cualquier inquietud o consulta escribir a:
Autor:
Erving Quintero Gil
Ing. Electromecánico
Bucaramanga – Colombia 2007
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