Actividad integradora 4 Energía y potencia del movimiento.
Alumno:
SONIA MARCOS LUZ BEL.
Grupo:
M19C1G38-017
Asesor virtual:
ZAFIRO BELLA
SABADO 29 DE JULIO DEL 2023
1. Lee con atención cada problema y responde lo que se te solicita:
Problema 1. Claudia Trabaja en una fábrica de carritos supermercado, como criterio de calidad de la fábrica se establece que un carrito con mercancía que tenga una masa de 30 kg no debe superar los 30 N de fuerza de empuje para comenzar a moverse, ni los 20 N para mantenerse en movimiento. La fábrica requiere ampliar las especificaciones sobre su producto.
Calcula:
a) Los valores máximos de los coeficientes de fricción estática y cinética que puede tener un carrito para cumplir con las especificaciones.
El coeficiente de fricción estática es µs=0.101936799 y el coeficiente de fricción cinética es
µc= 0.67957866
Analizando el problema puedo concluir que tenemos los siguientes datos:
Peso del carrito (masa) = 30 kg.
Necesita de fuerza : menor a 30 N para moverse.
Para moverse necesita: 20 Newton.
Distancia: 8 metros.
Y debo por comenzar a calcular lo siguiente:
Debo calcular el coeficiente de fricción estática dada por :
µs = 
Y sé que para obtener la fuerza normal se debe usar la siguiente fòrmula:
Entonces debo sustituir los valores conocidos para obtener primero el coeficiente de fricción estática.
µs = 
µs =
µs =
µs=0.101936799 Este es nuestro coeficiente de fricción estática.
Y ahora nos interesa calcular el coeficiente de fricción cinética y la cual la fòrmula que lo representa es la siguiente:
µc=
µc=
µc=
µc=
µc= 0.67957866
b) La energía por cada metro de desplazamiento que se debe utilizar para mantener en movimiento el carrito.
Se necesita ET = 39.995 J.
Aquí debemos utilizar la fòrmula de la energía total y es la siguiente:kgm0N
Nota: usaremos energía potencial ni energía calórica. Primero calcularemos el trabajo efectuado.
Ahora debemos obtener la energía cinética calculando la velocidad, pero debemos tambièn calcular la aceleración con las siguientes formulas:
Usamos la fòrmula de Newton para calcular la aceleración.
a= 0.6666 m/s2
Ahora obtenemos el tiempo y debemos usar la fòrmula de posiciòn:
Ahora debemos igualar la ecuaciòn.
Y como ya tenemos el tiempo calculado ahora vamos a obtener la velocidad final:
Con todo lo obtenido vamos a calcular la Energia cinética:
2
Ahora sumamos todo lo obtenido:
2
c) ¿Cuál es la velocidad que tendría un carrito al momento de soltarse si se detiene a los 8 metros? Parte de la ecuación de la energía cinética.
La velocidad es de 1.1545 m/s.
Partimos de la fòrmula de la energía cinética:
2
2
m/s
d) Usando la segunda ley de Newton calcula ¿Cuál es el valor de la aceleración que experimentará al soltarse? Es 0.6666 m/s2
Tenemos entonces...
e) ¿A dónde va a parar la energía cinética del carrito al detenerse?
Cuando el carrito se detiene, la energía cinética que tenía se convierte en otras formas de energía, como energía térmica y sonora. Esto se debe a la fricción entre las ruedas del carrito y la superficie de la pista, que disipa la energía cinética en forma de calor y sonido. Por lo tanto, la energía cinética del carrito no desaparece, sino que se transforma en otras formas de energía.
f) Menciona y explica dos ejemplos de tu vida cotidiana en donde la energía del movimiento de un objeto se convierta en calor.
Un ejemplo cotidiano donde la energia del movimiento de un objeto se convierte en calor es cuando utilizo una lijadora eléctrica. Cuando encendemos una lijadora, el motor hace girar una capa abrasiva a alta velocidad, lo que genera fricción entre la capa y la superficie que estamos lijando. Esta fricción produce calor, y la energía cinética del motor se transforma en energía térmica, lo que hace que la superficie se caliente y se desgaste.
Un segundo ejemplo es cuando utilizo una sierra eléctrica. Cuando encendemos una sierra, el motor hace girar una hoja de corte a alta velocidad, lo que genera fricción entre la hoja y el objeto que estamos cortando. Esta fricción produce calor, y la energía cinética del motor se transforma en energía térmica, lo que hace que el objeto se caliente y se corte.
Problema 2. Se tiene un tinaco de 1100 litros a una altura de 10 m sobre la cisterna. Si se tiene una bomba de 745 watts. Usa el valor aproximado de la densidad del agua de 1 kg por cada litro.
Calcula:
a) ¿Cuánto tiempo tardará en llenarse el tinaco si no se consideran las pérdidas de energía por fricción?
Debe ser de …t=144.84 s
Formulas:
Y para calcular a cuanto equivale el trabajo tenemos:
w= m*g*h
Datos:
V= 1100 litros = 1100 kg si lo tomo como densidad.
h= 10 metros
P= 745 watts
g=9.81 m/s2
Procedemos a calcular.
Calculo el trabajo…
Y luego el tiempo:
b) ¿A qué velocidad debería salir el agua si se tiene una tubería cuya salida está a 2 m por debajo del tinaco y no se toman en cuenta las pérdidas de energía por fricción? Considera que la energía se conserva, así que parte de igualar las fórmulas de energía potencial y cinética, y usa g = 10 m/s2.
Debe de ser de Vf= 12.64 m/s
Fòrmula:
2
Datos
h= 8 m/s2
m= 1100kg
g=9.81 m/s2
Ahora obtenemos la energía potencial.
Igualamos la Ep = Ec
2
2
V 2
Debemos obtener la raìz.
c) ¿Cuál fue la energía que se perdió por fricción si la velocidad de salida real es de 5m/s y salen únicamente 5 litros de agua?
La Energia que se perdió fue de …Ef=562.5 J
Fòrmula:
2
Tenemos los siguientes datos.
Datos:
h= 10 m/s2
m= 5kg
g=9.81 m/s2
v= 5 m/s
2
Fuentes :
Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán de la Universidad Nacional Autónoma de México. (sf). Dinámica de sistemas físicos [Página web]. Recuperado el 30 de julio de 2023, de https://masam.cuautitlan.unam.mx/dycme/dsf/sistemas-dinamicos/
Curso para la UNAM. (sf). Procesos disipativos (fricción y rozamiento) [Página web]. Recuperado el 30 de julio de 2023, de https://cursoparalaunam.com/procesos-disipativos-friccion-y-rozamiento
Moreno Castillo, R., & García Alvarado, O. (2016). Energía y Potencia en el Movimiento Humano. Ediciones Eón. (205 páginas).
Mota Pérez, JA y Gutiérrez Aguilar, CF (2015). Energía y Potencia en el Deporte. Editorial Trillas. (150 páginas).
Mota Pérez, JA y Gutiérrez Aguilar, CF (2013). Energía, potencia y fuerza en el entrenamiento deportivo. Editorial Paidotribo. (160 páginas).
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