Trabajo Mecánico y Potencia

Presentación del tema: "Trabajo Mecánico y Potencia"— Transcripción de la presentación:

1 Trabajo Mecánico y Potencia

2 Trabajo Mecánico Definimos el trabajo mecánico o trabajo útil (de ahora en adelante simplemente trabajo, representado por la W) el que resulta de la siguiente expresión matemática: El Trabajo es el producto escalar del vector fuerza contante por el vector desplazamiento Donde es la fuerza que realiza el trabajo y el vector desplazamiento.

3 Ejemplo de estos hay muchos: Realiza trabajo la persona que arrastra una caja, la que empuja un mueble, un auto que se mueve contra la fuerza de roce, una deportista que acelera una jabalina, por nombrar algunos. No realiza trabajo (aún cuando se canse) quien mantiene levantado un balde con agua, empuja un mueble sin conseguir moverlo, se mueve a velocidad constante por un piso sin roce, etc.

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5 TRABAJO MECÁNICO Si un cuerpo experimenta un desplazamiento por la acción de una fuerza externa, se dice que esa fuerza ha realizado un trabajo mecánico

6 Unidades de medida Si estamos trabajando en el Sistema Internacional (SI) en unidades MKS (Metro para la distancia, Kilogramos para la masa y Segundos para el tiempo), el trabajo queda expresado en joules (J). Un joule es el trabajo realizado por una fuerza de un newton para desplazar en un metro una masa de un kilogramo.

7 Cuando la fuerza y el desplazamiento son perpendiculares, la fuerza no realiza trabajo
movimiento

8 RELACIÓN ENTRE LA FUERZA Y EL TRABAJO
D

9 RELACIÓN ENTRE LA FUERZA Y EL TRABAJO

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11 Trabajo Negativo: Es el resultado de una fuerza que actúa en sentido contrario al movimiento. m movimiento

12 Trabajo Mecánico Condiciones Necesarias:
Debe haber una fuerza aplicada. La Fuerza debe actuar en la misma dirección en que se desplaza el cuerpo. La fuerza debe tener una componente a lo largo del desplazamiento.

13 INTERPRETACIÓN GRÁFICA
En un gráfico Fuerza versus distancia F/d, el área bajo la curva representa el trabajo realizado por la fuerza.

14 1. - Un niño camina junto a su hermano en bicicleta
1.- Un niño camina junto a su hermano en bicicleta. Si en cierto momento el niño aplica una fuerza constante de 2,5 [N] para impulsar a su hermano, una vez que éste ha recorrido 5 [m], dicha fuerza habrá efectuado un trabajo mecánico igual a: 2.- Usted está a la entrada del preuniversitario con una mochila de 1,5 [kg], va a almorzar a su casa que está a una distancia de [m] y vuelve al mismo punto. Determine el trabajo realizado.. 3.- .Un ascensor de 200 Kg., transporta 5 personas que masan 65 Kg., cada una a una altura de 30 m. ¿Qué trabajo realiza el ascensor?

15 3.- ¿Qué trabajo realiza una fuerza de 12 N cuando al cuerpo al cual se le aplica se mueve 7 m., en la dirección de la fuerza? ¿ y en sentido contrario? 4.- Varios hombres suben un mueble de 50 Kg., hasta el tercer piso de una casa que está a una altura de 8 m., de la calle ¿Qué trabajo harán? 5.- ¿Qué trabajo ha realizado un hombre que arrastra un saco de harina de 65 Kg.,a lo largo del piso una distancia de 10 m., ejerciendo una fuerza de 300 N., y después lo sube a un camión cuya plataforma está a 75 cm., del suelo? 6.- ¿Qué trabajo por Km debe hacer el motor de un camión que tiene una masa de 12 ton si ejerce una fuerza de propulsión de N., ?

16 POTENCIA MECÁNICA Para medir la rapidez con que se realiza el trabajo, se define la potencia Unidad para Potencia S.I.= Joule/segundo = Watt

17 Potencia Mecánica La Potencia mecánica P sirve para medir la que rapidez con que se realiza un determinado trabajo. En el SI su unidad es el watt (w) y corresponde a un joule de trabajo realizado en un segundo. Note que para realizar el mismo trabajo en menor tiempo, necesita desarrollar una mayor potencia. Potencia es el trabajo desarrollado por unidad de tiempo, también se pude expresar como: P = F x v

18 Potencia Mecánica Un motor de alta potencia realiza trabajo con rapidez. Si un motor de auto tiene el doble de potencia que la de otro, No Significa que: realice el doble de trabajo que otro. Significa que: Realiza el mismo trabajo en la mitad del tiempo. Un motor potente puede incrementar le rapidez de un auto hasta cierto valor en menos tiempo que un motor menos potente.

19 Potencia Mecánica La potencia en términos generales, expresa la capacidad para ejecutar un trabajo en el menor tiempo posible. Una fuente de energía, que puede mover 1 kg de peso por una distancia de 1 metro en un sólo segundo de tiempo, se considera más potente que otra capaz de desplazar el mismo peso en 2 segundos.

20 Una persona arrastra una caja de 60 [kg] a lo largo de 10 [m] con una fuerza de 240 [N]. Luego lo levanta hasta un camión cuya plataforma está a 0,80 [m] de altura. Si el proceso tomó 2 minutos, entonces el trabajo total y la potencia desarrollada por la persona son respectivamente: A) [J] y 3 [W] B) [J] y 6 [W] C) [J] y 12 [W] D) 2.870,4 [J] y 24 [W] E) [J] y 36 [W]

21 En una competencia, un hombre levanta una pesa de 140 [kg] de masa desde el piso hasta cierta altura. Si se sabe que el competidor realizó un trabajo de [J], ¿cuál es la altura a la que llegó con la pesa? A) 2,04 [m] B) 4 [m] C) 12 [m] D) 16 [m] E) 25 [m]

22 La potencia que desarrolla una grúa para llevar un cuerpo de 200 [kg] en un minuto, desde el suelo a una altura de 0,08 [km] con una aceleración de 7,5 [m/s2] es: A) 2 [kW] B) 2 [kJ] C) 4 [kW] D) 4 [kJ] E) 8 [kW]

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24 4. - Calcula la masa de un coche sabiendo que para levantarlo a 0
4.- Calcula la masa de un coche sabiendo que para levantarlo a 0.83 m/s una grúa necesita un motor de 16 kW. R: 1920,76 Kg. 5.- Calcular la potencia desarrollada por el motor de un montacargas, sabiendo que levanta una carga de 2Tn hasta el tercer piso en 10s. Cada piso tiene 3 metros de altura. 6.- ¿Qué motor se debe comprar para levantar cargas de 550kg a una velocidad de 10 m/s? 7.- Un auto de 1000kg rebasa a una moto de carreras. Para rebasar acelera desde 54km/h hasta 90km/h. Si el rebase tardó 5 segundos, determine: a) Aceleración del auto. b) Fuerza que el motor imprimió. c) El trabajo realizado. d) Potencia desarrollada.

25 SÍNTESIS DE LA CLASE Energía Puede ser Positivo Negativo Nulo
Capacidad para efectuar Trabajo Rapidez con que se efectúa Puede ser Positivo Negativo Nulo Potencia