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TALLER No 2 DE POTENCIA (NOTA P3) DE FÍSICA MECÁNICA. Nombre completo: María Fernanda Luque Cuentas

Código: 200119998

Una persona arrastra un cuerpo sobre una superficie horizontal (ver figura). Suponga que la persona tardó 1s para desplazar el cuerpo desde 𝐴 hasta 𝐵 a) ¿Qué potencia desarrolló? Desarrolló una potencia mecánica b) Exprese con sus propias palabras el significado de la respuesta a la pregunta anterior. Ya que sabemos que es aquel trabajo que realiza un individuo o una máquina en un cierto periodo de tiempo. Es decir que se trata de la potencia transmitida a través de la acción de fuerzas físicas de contacto o elementos mecánicos. Es posible oír en los noticieros la información de que la potencia de una nueva planta hidroeléctrica es, por ejemplo, de 12 millones de kW. a) Exprese este valor en W., usando la notación en potencias de 10. Potencia=12 millones de kilowatts =12 millones de kW =12×10^6×10^3 watts =12×10^9 watts=12×10^9 W =1.2×10^10 W (En notación científica). b) ¿Durante cuánto tiempo debería operar esa planta para realizar un trabajo de 240 mil millones de J? Potencia=(Trabajo)/(Tiempo). Tiempo=(Trabajo)/(Potencia) =(2.4×10^14 Joules)/(1.2×10^10 watts) =2×10^4 segundos=2×10^4 s. c) Si la estación opera durante 10min, ¿cuál es el trabajo total que realiza? Trabajo=(Potencia)×(Tiempo) =(1.2×10^10 watts)×(10×60 segundos) =7.2×10^12 Joules=7.2×10^12 J. Un montacargas sube, en 3s y con velocidad constante, un saco de café de 60kg, desde el suelo hasta un estante a 2m de altura (considere 𝑔 = 10 m s 2) a) ¿Cuál es, en N, la fuerza que ejerce el montacargas sobre el saco, al realizar esta operación? Esta fuerza es vertical e igual al peso (en módulo, pero sentido contrario). Esto es válido una vez que alcanzó la velocidad constante. El peso es P = 60 kgf 1 kgf = 9.80665 N Entonces F = P = 60 * 9.80665 ≈588.4 N

b) ¿Cuál es el trabajo realizado por el montacargas? Es la fuerza que aplica el montacargas por la distancia que lo mueve. El montacargas aplica la fuerza F verticalmente hacia arriba (para vencer al peso que es hacia abajo). El desplazamiento también es hacia arriba, o sea en la misma dirección y sentido que la fuerza F. Entonces el trabajo W es: W = F * dist * cos 0º = D * dist = F * h = 60kgf * 2m W = 120 kgm (en unidades técnicas) O bien: W = 588.4 N * 2 m ≈ 1177 Joule c) ¿Qué potencia desarrolla? P=W/t P = 1177 J / 3 s ≈ 392 W d) La potencia de este montacargas, ¿es mayor, menor o igual que la potencia de una licuadora común (consulte los datos inscritos en uno de estos aparatos)? No lo podemos saber con los datos proporcionados, pero aclaro, según datos de la red una licuadora común tiene el mismo orden de potencia que el calculado en (c). Ejemplo: http://www.cfe.gob.mx/es/InformacionAlCliente/ahor... dice: "licuadora de mediana potencia => 400 W" Entonces, para el caso planteado la potencia que desarrolla el montacargas es SIMILAR a la de una licuadora común. Pero hay que tener en cuenta que la potencia que desarrolla el montacargas es de ese orden, pero la potencia que es capaz de desarrollar es lo que desconocemos. Un tanque, con capacidad de 2000L, está colocado a 6m de altura, por encima de una cisterna (depósito subterráneo). Una bomba que funciona durante 20min hace subir verticalmente el agua, llenando completamente el tanque en dicho tiempo. a) ¿Cuál es, en N, el peso total del agua subida por la bomba? (considere 𝑔 = 10 m s 2 ), y recuerde que la masa de 1L de agua es 1kg.) 2000L=2000kg entonces, W= masa (gravedad) W= 2000kg(10 m/s2) W=20000N b) ¿Cuál fue la potencia desarrollada por el motor de la bomba para efectuar este trabajo? p=mgh, dado que la densidad del agua es 1000kg/m^3 Ep=2000kg*10(m/s^2)*6m=120000J W=IEp=120000J P=W/t=176400J/1200s=100W Un niño, ejerciendo una fuerza 𝑇 = 30N (ver figura), tira de un carrito cuyo peso es 50N, a lo largo de la rampa. Despreciando la fricción entre el carro y la rampa, y considerando el desplazamiento 𝐴𝐵 = 4m, señale cuál de las afirmaciones siguientes está equivocada:

a) (V) El trabajo realizado por la fuerza normal es cero porque siempre es perpendicular al desplazamiento. b) (F) El ángulo que forma la fuerza F = 30 N con el desplazamiento es cero grados. Tf = 30 N • 4,0 m • cos 0°= 120 J c) (V) El trabajo realizado por la componente Pt es: T = 25 N • 4,0 m • cos 180 = - 100 J d) (V) El ángulo que forma Pn con el desplazamiento es 90°  e) (V) El trabajo total es igual a la suma de los trabajos individual es: Ttotal= Tn+ Tpt+ Tpn+ Tf= 0 - 100 + 0 + 120 = 20 J El caballo de vapor (cv) es una unidad muy utilizada todavía en la práctica para medir la potencia de máquinas y motores. Se sabe que 1cv = 735W. a) Uno de sus compañeros, empleando lenguaje común, le dice que el motor de un auto "es de 40 caballos" (40 cv). ¿Cuál es, en W, la potencia de este motor? Como sabemos que un 1cv = 735W, entonces hay que multiplicar los 40 cv por 375 y así obtendremos la potencia en W Pw= 40 • 735= 29400W b) La potencia del motor de una aspiradora es de 370W. Exprese esta potencia en cv 370W (1 cv / 735W ) =0.5030 cv El kilowatt-hora (kWh) es una unidad que se emplea muy a menudo para medir la energía eléctrica. Una energía de 1kWh corresponde al trabajo de una máquina que desarrolle una potencia de 1kW durante una hora. a) Determine, en J, el valor de 1kWh.

1kWh = 3600000joules b) Una lámpara que consume una potencia de 100W, permanece encendida 10h al día. ¿Cuál es, en kWh, la energía que consume la lámpara durante 1 día? 100w (1 kw / 1000w ) =0.1kw 10h (0.1kw) =1kwh c) Si el precio de 1kWh fuera, por ejemplo, de $3, ¿el funcionamiento adicional de esta lámpara, en cuántos pesos hará aumentar la cuenta mensual de energía eléctrica? 0,1 kW (10 h. 30) = 30 kWh el coste = 30 kwh· $3 /kWh = 90$ Un motor eléctrico levanta un peso de 200kgf a una altura de 5m y necesita 10s para realizar esta operación. Si se considera g = 10 m s 2 ), podemos decir que la potencia realizada por el motor fue de: a) 200W b) 500W

c) 100W d) 2000W e) 1000W -La potencia de un corazón que late 70 veces por min y bombea 72cm³ de sangre en cada latido, contra una presión de 12cm de mercurio, es: (densidad del mercurio = 13 gr cm3) tome (g = 10 m s 2). a) 12.3W b) 60.5W c) 1W d) 1.34W Una hidroeléctrica genera 12600MWde potencia. Suponiendo que no hay absolutamente pérdida y que toda el agua que cae va a generar energía eléctrica, ¿cuál deberá ser el volumen de agua, en m³, que debe pasar en una hora, sufriendo un desnivel de 110m, para generar esa potencia? tome (g = 9.8 m s 2 ). a) 1.17×10⁷m³ b) 1.20×10⁴m³ c) 4.21×10⁷m³ d) 4.19×10⁸m³ e) 7.01×10⁸m³

Un bloque de 8.0kg es soltado desde el reposo, 𝑣1 = 0 m s , sobre una pendiente rugosa. El bloque se mueve una distancia de 1.6m hacia abajo de la pendiente, en un intervalo de tiempo de 0.80s, y adquiere una velocidad 𝑣1 = 4 m s . En la Figura, el ritmo promedio al cuál el bloque gana energía cinética durante el intervalo de 0.80s corresponde a: a) 89W b) 80W c) 83W d) 77W e) 86W

Un vehículo todo terreno de masa de 2000kg sube un pendiente de 15° con una velocidad constante de 6 m s . La razón de cambio de energía gravitacional potencial con el tiempo es: a) 5.25kW b) 24.8kW c) 30.48kW d) 118kW e) 439kW A champion athlete can produce one horsepower (746W ) for a short period of time. If a 70kg athlete were to bicycle to the summit of a 500m high mountain while expending power at this rate, she would have used at least ____ J of energy. 4 a) 746 b) 3.43×10⁵ c) 3.73×10⁵ d) 7.46×10⁵ e) 2.61×10⁷ A champion athlete can produce one horsepower (746W ) for a short period of time. If a 70kg athlete were to bicycle to the summit of a 500m high mountain while expending power at this rate, she would reach the summit in ____ seconds a) 1 b) 460 c) 500 d) 1000 e) 35000 A champion athlete can produce one horsepower (746W ) for a short period of time. The number of 16cm high steps a 70kg athlete could ascend in one minute while expending one horsepower is a) 4 b) 7 c) 65 d) 408 e) 4567 A 6.0kg block slides along a horizontal surface. If 𝜇𝑘 = 0.20 for the block and surface, at what rate is the friction force changing the mechanical energy of the block at an instant when its speed is4.0 m s ? a) -59W

b) -47W c) -71W d) -82W e) +71W At what rate is the gravitational force on a 2.0kg projectile doing work at an instant when the velocity of the projectile is 4.0 m s directed 30° above the horizontal? a) +39W b) -78W c) -39W d) +78W