TRES EN MOVIMIENTO: TRABAJO, ENERGIA Y POTENCIA PROYECTO INTEGRADOR

Lee con atención el planteamiento del problema e identifica los datos

Para desarrollar el siguiente problema es necesario que comprendas los temas de la tercera unidad, sobre todo los relacionados con los conceptos de trabajo, energía y potencia. Este proyecto busca que pongas en práctica los conocimientos aprendidos.

Problema

Una persona necesita jalar a lo largo de 15 m y sobre un piso que tiene 2.5 m de altura, un carrito que tiene una masa de 150 Kg.

Para jalar el carrito utiliza una cuerda (flecha color roja) que forma un ángulo de 30 grados con respecto a la horizontal, con una fuerza aplicada de 300 N. La aceleración es constante y se opone una fuerza de rozamiento que tiene un valor de 10 N.

2. Con la información dada y con los datos identificados, resuelve las siguientes situaciones que se derivan del problema.

DATOS:

Distancia = 15m    
altura =2.5 m   
masa = 150 kg                       
ángulo con respecto a la horizontal = 30º    
Fa = 300 N    
Fr = 10N

a. Representa con un esquema de vectores, las fuerzas del problema planteado. Las fuerzas que actúan son la que realiza la persona para jalar el carrito, el componente en x de esa fuerza y la fuerza de rozamiento.

b. Calcula el componente en el eje x de la fuerza aplicada, nos referimos a Fx. Recuerda que para obtener el componente en x debes aplicar la fórmula:

Fx = F coseno Θ

Datos:

Angulo = 30º
fuerza = 300N

Procedimiento:

Coseno 30º =

fx = coseno 30º (300N) = 259.8076211N

Seno 30º =

Seno 30º (300N) = 150N

c. Con los datos de masa y fuerza obtén el valor de la aceleración e incluye la imagen de pantalla con el resultado obtenido. Para ello debes usar la siguiente liga http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/newt.html

Formula:

a=

3. Luego calcularás lo que se te pide en los siguientes incisos, considerando que la aceleración del carrito es de 2 m/s2 en un tiempo de 20 segundos. Aplica las fórmulas correspondientes para obtenerlos.

Datos:

F= 300 N
d= 15 m
h= 2.5 m
Fr= 10 N
m= 150 kg
t= 20 seg
g= 9.8 m/s²
ángulo= 30°

d. Con los datos de masa y fuerza obtén el trabajo realizado (en Joules).

Formula:
W= fd
W= trabajo en joules
F= fuerza
D= distancia

W= trabajo realizado = 15m= eje x   W= fdcosʘ

Wr= 300N * 15m * cos 30°
W= 3897.1143
Wr= fricción
Wr= fr*d*cos180°

Sustitución:

Wr= 10N*15m*cos180°
Wr= -150

Trabajo total:

Wn= wft wr
Wn= 3897.1143 + (-150)=
Wn= 3747.1143 joules

e. La energía cinética del carrito (en Joules) durante su movimiento.

Formula:

Ec=

Fórmula para conocer la velocidad:

V=Vi+a*t

Datos:

Vi= 0
a= 2m/s²
t= 20 segundos

Sustitución:

V= 0+2m/s² * 20s
V= 2m/s² * 20s
V= 40m/s

Energía cinética:

Ec +   mv²

Ec= 120000 joules

f. La energía potencial (en Joules) si el carrito se detiene.

Formula:

Ep= m*g*h

Ep = energía potencial en joules
M = masa = 150
G = gravedad = 9.8m/s²
H = altura = 2.5

Sustitución:

Ep = (150kg) (9.8m/s²) * 2.5m

Kg*m/s²*m=

Ep= (150kg)(9.8m/s²)*2.5m =

Ep= 3.675 joules

g. La potencia (en Watts) con la que es arrastrado el carrito.

Formula:

W=f*d*cosʘ

P= potencia en watts
Wf= trabajo en joules = 300N – 10N
T= tiempo = 20 segundos
W= trabajo de la persona que jala el carrito = 15m

Sustitución:

W= f*d*cosʘ

W= 300N*15m*cos30°
Wf= 3897.1143

Fuerza de fricción:

Formula:

Wr= Fr*d*cos180°

Sustitución:

Wr= 10N*15m*cos180°
Wr= -150
Wn= 3897.1143+ (-150)
Wn= 3747.1143

Formula:

P= w/t

P=
P= 187.355kg m²/s/s

P= 249.807 watts

4. Finalmente, responde brevemente en un párrafo: ¿Qué aplicación tienen los conceptos de energía, potencia, fuerza y trabajo en la vida diaria?

Después de realizar esta actividad pude comprender como se transforma la energía y de cómo la energía siempre está presente en nuestras vidas.
El hombre se ha hecho cargo de estudiar la energía para conocer todos sus cambios y todos los usos en los que la puede encontrar para poder aprovecharla en la vida diaria.

Trabajo:
El trabajo, como tal, puede ser abordado de varias maneras y con enfoque en diversas áreas, como la economía, la física, la filosofía, la religión, etc.

Potencia:
en Física, potencia es la cantidad de trabajo (fuerza o energía aplicada a un cuerpo) en una unidad de tiempo. Se expresa con el símbolo 'P' y se suele medir en vatios o watts (W) y que equivale a 1 julio por segundo. Una fórmula para calcular la potencia es P = T / t, donde 'T' equivale a 'trabajo' (en julios) y 't' se corresponde con el 'tiempo' (en segundos).

Fuerza:
En Física, la fuerza es una magnitud vectorial medible que se define como el fenómeno físico capaz de cambiar el estado de reposo de un cuerpo, el estado de movimiento o deformarlo. Se representa con la letra 'F' y su unidad de medida es el newton (N).

Una fórmula para calcular la fuerza es F = m • a, en la que 'm' se corresponde con la masa de un cuerpo (expresada en kilogramos) y 'a' equivale a la aceleración que experimenta (en metros por segundo al cuadrado).

Energía:

Es un concepto de gran importancia en la física y se asocia con la capacidad de producir o realizar, cualquier cuerpo, un trabajo, una acción o un movimiento.

Bibliografía:

Significados. (2013-2018). Encuentre significados, conceptos y definiciones sobre los temas más variados. Septiembre 2018, de significados.com Sitio web: https://www.significados.com/

Óscar Domínguez. (7 septiembre 2016). Modulo 19- Semana4- Proyecto integrador. Septiembre 2018, de youtube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=mAwHz8OqBK4

Óscar Silva. (5 septiembre 2018). Sesioon. Septiembre 2018, de youtube Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=gRtvfRTX280&feature=youtu.be

Contenido en extenso. (Septiembre 2018). Dinámica en la naturaleza: el movimiento. Septiembre 2018, de prepa en línea sep. Sitio web: http://148.247.220.106/pluginfile.php/12151/mod_resource/content/6/M19_U3%281%29.pdf