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practicas fisica 2023, Apuntes de Física

los archivos son practicas de fisica del año 2023

Tipo: Apuntes

2022/2023

Subido el 25/06/2025

roberto-nader-gutierrez
roberto-nader-gutierrez 🇲🇽

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RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS- TRABAJO Y ENERGÍA
Ejercicio 1. Trabajo y potencia
Las ruedas de una locomotora de
500 ton
ejercen una fuerza de tracción de
490.5 kN
. La locomotora
arrastra un conjunto de vagones que tienen una masa total de
100 ton
, que ejercen fuerzas de fricción de
72.0 kN
, que se oponen al movimiento del tren. El tren parte desde el reposo y adquiere una velocidad de
100 km/h
en un tiempo de
44.70 s
.
a) ¿Cuál es la distancia recorrida en el tiempo de
44.70 s
?
b) Calcula el trabajo realizado por la locomotora del tren.
c) Calcula el trabajo realizado por las fuerzas de fricción.
d) ¿Cuál es el trabajo total?
e) ¿Cuál es el cambio en la energía cinética del tren?
f) Determina la potencia suministrada por la locomotora en los
44.70 s
, en caballos de fuerza (
hp
).
g) Calcula la potencia consumida por las fuerzas de fricción en los
44.70 s
, en caballos de fuerza (
).
Datos del enunciado:
m = 500Ton
F = 490.5 kN
Fr = 72 kN
Vo = 0km/h
Vf = 100km/h
t = 44.7 s
Distancia a los 44.7 s
Calculamos la aceleracion
Vf =Vo + at
a = Vf-Vo/t
a = (100km/h - 0)(1000mh/3600km s) / 44.7s
a = 0.62 m/s²
d = Vot + 1/2at²
d = 0 + (0.62m/s²)*(44.7s)²/2
d = 619.4 m
Trabajo de la locomotora
W = FdCosFd
W = 490.5 kN*619.4m Cos0°
W = 303815.7 kJ
Trabajo de la Fuera de friccion
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RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS- TRABAJO Y ENERGÍA

Ejercicio 1. Trabajo y potencia

Las ruedas de una locomotora de 500 ton ejercen una fuerza de tracción de 490.5 kN. La locomotora

arrastra un conjunto de vagones que tienen una masa total de 100 ton , que ejercen fuerzas de fricción de

72.0 kN , que se oponen al movimiento del tren. El tren parte desde el reposo y adquiere una velocidad de

100 km / h en un tiempo de 44.70 s.

a) ¿Cuál es la distancia recorrida en el tiempo de 44.70 s?

b) Calcula el trabajo realizado por la locomotora del tren.

c) Calcula el trabajo realizado por las fuerzas de fricción.

d) ¿Cuál es el trabajo total?

e) ¿Cuál es el cambio en la energía cinética del tren?

f) Determina la potencia suministrada por la locomotora en los 44.70 s , en caballos de fuerza ( hp ).

g) Calcula la potencia consumida por las fuerzas de fricción en los 44.70 s , en caballos de fuerza (

hp ).

Datos del enunciado: m = 500Ton F = 490.5 kN Fr = 72 kN Vo = 0km/h Vf = 100km/h t = 44.7 s Distancia a los 44.7 s Calculamos la aceleracion Vf =Vo + at a = Vf-Vo/t a = (100km/h - 0)(1000mh/3600km s) / 44.7s a = 0.62 m/s² d = Vot + 1/2at² d = 0 + (0.62m/s²)(44.7s)²/ d = 619.4 m Trabajo de la locomotora W = FdCos∡Fd W = 490.5 kN619.4m Cos0° W = 303815.7 kJ Trabajo de la Fuera de friccion

W = FdCos∡Fd W = 72 kN619.4m Cos180° W = -44596.8 kJ Trabajo total Wt = WF + WFr Wt = 303815.7 kJ + (-44596.8 kJ) Wt = 259218.9 kJ Cambio de energia cinetica del tren: Trabajo y energía, tenemos que ΔE = Ef - Eo Eo = 0J Ef = 1/2mVf² Ef = 1/2 (5010³kg)(100km/h * 1000mh/3600kms)² Ef = 192901.23 kJ Potencia suministrada P = Fd/t P = 490.5 kN *619.4m/44.7s P = 6796.77 kW (1HP / 0.746 kW) P = 9110.95 Hp Potencia Consumida P = FV P = 72 kN * 619.4m/44.7s P = 997.7 kW (1HP / 0.746 kW) P = 1337.4 Hp

Ejercicio 2. Trabajo y energía

Una máquina centrifugadora para producir sedimentación trabaja a 3 000 rpm , con 6 muestras colocadas a una distancia radial de (^) 0.06 m del eje de giro. Partiendo del reposo la máquina tarda (^20) s en alcanzar su velocidad de operación. La masa de cada tubo muestra es de 20 g.

a) ¿Cuál es el ángulo girado por las muestras en el arranque?

b) ¿cuál es la distancia recorrida por las muestras en el arranque?

c) Calcula el trabajo por las fuerzas que actúan sobre las muestras en el arranque.

d) ¿Cuál es la potencia de la centrifugadora para acelerar las muestras?

e) ¿Cuál es la energía cinética de las muestras al final del proceso de arranque?

Ejercicio 3. Trabajo y potencia

Un bloque de granito de 1.250 kg es arrastrado hacia arriba por un plano inclinado 15 ° con una rapidez constante de 0.60 m / s , mediante un sistema mecánico. El coeficiente de fricción entre el bloque y la superficie del plano es de 0.35. La distancia recorrida por el bloque es de 4.7 m.

a) Determina el trabajo realizado por la fuerza de gravedad.

b) Calcula el trabajo realizado por la fuerza de fricción.

c) Determina el trabajo realizado por el sistema mecánico para subir el bloque.

d) ¿Cuánta potencia debe suministrar el sistema mecánico para subir el bloque?

El trabajo realizado por la fuerza de gravedad es igual a W = - 14969.5J El trabajo realizado por la fuerza de fricción es iguala a W = - 19.546.7J El trabajo realizado por el sistema mecánico para subir el bloque es iguala a W = 34516.3J La potencia que debe suministrar el sistema mecánico para subir el bloque es igual a P = 4406.3 W

  • W=P d cos(255°)
  • W=mgd* (-0.26)
  • W= 1250Kg * 9.8m/s2 * 4.7m * (-0.26) W=- 14969.5J El trabajo realizado por la fuerza de fricción depende de la Fuerza Normal
  • [Fy=
  • P * cos(15°) - FN =
  • FN=m *g * 0.
  • FN = 1250Kg * 9.8m/s? * 0.
  • FN = 11882.5N Entonces el trabajo realizado por la fuerza de fricción seria
  • W=F d cos(180°)
  • W=MFNd* (-1)

W = - 0.35 * 11882.5N * 4.7m

  • W = - 19.546.7J
  • F - Fr- P*sen(15°) = 0
  • F- MFN -mg*0.26 = 0
  • F - 0.35* 11882.5N - 1250Kg*9.8m/s * 0.26 = 0
  • F = 4158.9N + 3185N
  • F= 7343.9N
  • W=Fd cos(0°) W = 7343.9N * 4.7m * (1)
  • W= 34516.3J La Potencia que hace el sistema mecánico se puede calcular con la siguiente ecuación, la definición de Trabajo y Potencia mecánica:
  • P=FV cos (0°)
  • P = 7343.9N * 0.60 m/s * (1)
  • P = 4406.3 W

Figura 1