Trabajo Y Energia

Trabajo y Energía

Ronald Haro

Física

Instituto IACC

17-11-2013

Desarrollo

1.- Calcular en joules, Kgm y ergs el trabajo de una fuerza de 1.000 N cuyo punto de aplicación se desplaza 50 metros en la dirección de la fuerza.

Trabajo= fuerza*distancia o trabajo= fuerza * altura

Entonces, tenemos que:

W(Joules)=F(Newton)*d(metros), (donde W=trabajo ,F=fuerza),d=distancia)

W= 1.000 N* 50 metros

W= 50.000 Joules

En kilográmetros:

W(kilográmetros)=1000 kilogramos/〖metros〗^2 *50 metros=50.000 Kilográmetros

En ergs:

1 erg= 1 dyn*1 metro

1 N= 100.000 dyn

Entonces remplazando los datos obtenemos que:

N = 100.000.000 dinas

Luego:

W=100.000.000 dinas*50 metros=5.000.000.000 ergs

2.- Desde una altura de 70 cms 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.

Formula para calcular: W= F*d (donde W=trabajo, F=fuerza, d=distancia)

datos:

70 cms= 0.7 metros

0.25 gramos = 0.00025 kilos

F= 0.00025 kilos * 0.7 metros= 0.000175 joules, (trabajo de la gota en un segundo)

Entonces:

1 año = 31.536.000 seg, (60*60*24*365)

Por lo tanto:

W= 0.000175 joules * 31.536.000 seg = 5518.8 joules de trabajo que realiza la gota en un año.

3.- Calcular la energía potencial almacenada en un tanque con 1500 litros de agua, situada a 10 metros de altura respecto del suelo.

Ep= p*h

Ep= (m*g)*h

Entonces remplazando los valores tenemos, considerando que 1500 litros= 1500 kilogramos altura.

Ep = 1500 kilogramos altura * 9.8 kilogramos/〖metros〗^2 * 10 metros= 147.000 Joules

4.- Que energía cinética tiene al tocar el suelo un cuerpo de 100 N de peso que cae desde 40 metros.

Aplicamos la siguiente formula:

h= v_0*t+1/2*g*t^2

g=(v_f-v_0 )/t

Pero como la velocidad inicial es 0, entonces:

h= 1/2*g*t^2

g=v_f/t

Primero calculamos el tiempo final y la velocidad final:

t= √(((2*h)/g))

v_f=g*t

Remplazando la ecuación el tiempo en vf se tiene:

v_f=g*√(((2*h)/g))

v_f=9.8 metros/〖seg〗^2 * √(((2*40 metros)/(9.8 metros/〖seg〗^2 )) )=28 metros/seg

Remplazando en la formula de energía cinética tenemos:

E_K= 1/2*m*〖v_f〗^2

m=p/g, remplazando la masa en la ecuación de la energía tenemos:

E_K= 1/2*(100 N )/(9.8 metros/〖seg〗^2 )*〖784 metros/seg〗^2=4000 Joules

5.- ¿Cual era la energía potencial del cuerpo anterior a los 40 metros de altura?, ¿Qué energía potencial y cinética tenía en el punto medio de la trayectoria y cuando le faltaban 10 metros para llegar al suelo?

Ep= p*h

Ep= 100 N *40 metros= 4000 Joules

En la mitad del trayecto son a los 20 metros

Por lo tanto la energía potencial será de:

Ep= 100 N *20 metros= 2000 Joules

Para el cálculo de la energía cinética en la mitad del trayecto calculamos:

M= p/g

m= (100 N)/(9.8 metros/〖seg〗^2 )=(10.20408 kilogramos/〖metros〗^2 )/(metros/〖seg〗^2 )=10,20408 UT masa

Para la velocidad final en la mitad del trayecto sería de:

v_f=9.8 metros/〖seg〗^2 *√(((2*20 metros)/(9.8 metros/〖seg〗^2 )) )=19.798989 metros/〖seg〗^2

Remplazando los valores de la masa y la velocidad final se tiene:

Formula de energía cinética:

E_K= 1/2*m*〖v_f〗^2

E_K= 1/2*10.204408 UT *〖19.798989 metros/〖seg〗^2 〗^2=2000,637915Joules

Para calcular la energía potencial a los 10 metros de altura consideramos:

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