Problemas resueltos Capitulo 7 SERWAY

CAPITULO 7 FISICA I

CUARTA, QUINTA Y SEXTA EDICION SERWAY

Raymond A. Serway

Sección 7.1 Trabajo hecho por una fuerza constante

Sección 7.2 El producto escalar de dos vectores

Sección 7.3 Trabajo hecho por una fuerza variable

Sección 7.4 Energía cinética y el teorema del trabajo y la energía Sección 7.5 Potencia

Sección 7.6 Energía y automóviles

Sección 7.7 Energía cinética a altas velocidades

Ejemplo 7.13 Gasolina consumida por un coche compacto

Un coche compacto, tiene una masa de 800 kg. y su eficiencia está cercana al 18 %. (Esto es 18 % de la energía del combustible se entrega a las ruedas). Encuentre la cantidad de gasolina empleada para acelerarlo desde el reposo hasta 27 m/seg. Use el hecho de que la energía equivalente a 1 galón de gasolina es 1,34 * 108 julios. Si demora 10 seg en alcanzar la velocidad, que distancia se desplaza?

SOLUCION: La energía necesaria para acelerar el coche desde el reposo a una rapidez v 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.

x = 135 metros

Ejemplo 7.14 Potencia entregada a las ruedas

Suponga que el coche compacto del ejemplo 7.13 tiene un rendimiento de combustible de 35 mi/galón a 60 mi/hora. ¿Cuanta potencia es entregada a las ruedas?

Es necesario encontrar el consumo de galones/hora y esto se consigue dividiendo la rapidez del auto entre el rendimiento de la gasolina

Debido a que usa el 18 % de la potencia para impulsar el coche, la potencia entregada a las ruedas es:

Potencia entregada = 0,18 * 61904,76 Watios = 11,142 watios

Ejemplo 7.15 Coche que acelera al subir una cuesta

Considere un coche de masa m que está acelerando al subir una cuesta, como se ve en la figura 7.20. Un ingeniero de automotores mide la magnitud de la fuerza resistiva total, que es:

Por lo tanto, la potencia necesaria para mover el coche es:

m v a = Representa la potencia que el motor debe entregar para acelerar el coche. Si el coche se mueve a velocidad constante, este término es cero. Por lo tanto la potencia total para mover el coche disminuye.

m v g sen ? = Es la potencia que se requiere suministrar a la fuerza para equilibrar un componente de la fuerza gravitacional, cuando el coche sube por la cuesta. Si el coche se mueve por una superficie horizontal, este término es cero, porque ? = 0. Por lo tanto la potencia total para mover el coche disminuye.

218 v = Es la potencia necesaria para suministrar una fuerza que equilibre la fuerza de rodamiento.

La potencia total necesarias es:

39,15 + 66,623 + 5,886 + 14 = 125,9 KW

52 HP + 89 HP + 7,9 HP + 18 = 166,9 HP

Haga los cálculos, para velocidad constante, y una superficie horizontal?

Problema 7.1 Serway quinta edición

Un remolcador ejerce una fuerza constante de 5000 Newton sobre un barco que se mueve con rapidez constante a través de una bahía. Cuanto trabajo hace el remolcador sobre el barco en una distancia de 3 km.

W = F * d = 5000 * 3 = 15000 Newton * metro

W = 15000 julios

Problema 7.1 Serway cuarta edición

Si una persona saca de un pozo una cubeta de 20 kg y realiza 6 kj de trabajo ¿Cuál es la profundidad del pozo?

Suponga que la velocidad de la cubeta permanece constante cuando se levanta

(Trabajo) W = m g h W = 6 kj = 6000 julios

Problema 7.2 Serway quinta edición

Fátima en un supermercado empuja un carrito con una fuerza de 35 Newton dirigida a un ángulo de 250 hacia abajo desde la horizontal. Encuentre el trabajo que realiza Fátima conforme se mueve por un pasillo de 50 m. de longitud.

Problema 7.2 Serway cuarta edición; Problema 7.3 Serway quinta edición