instituo politecnico nacional Cecyt no. 8 Narciso bassols

Profesor: Salvador Jaimes lopes

Alumno: Montoya cruz Vctor Manuel.

Materia: Fsica

Saln: a-3 grupo:4Iv10

Trabajo Energa cintica N*m N mNm/s

Potencia Energa potencial

N m

J/sKg 9.81

Otras formulas

N

Una fuerza de 15N se aplica a una masa , si esta se desplaza horizontalmente 3mts,Cualcular el trabajo realizado sobre ella. Cundo la fuerza se ejerce a) horizontalmente b)con un ngulo de 45 con respecto a la horizontal

a) W=15N(3m) W=45Nm

3mts

b) cos= ca/h W=Fcos*h W=Fcos*ca h W= 15N(3mts) = 45Nm )=45 3mts

Del problema anterior calcular el trabajo realizado cuando la fuerza se aplica hacia abajo sobre la cubierta de la masa.

a) W=15N(0m) F=15N W=0 Nm

d=0

Un bloque de cemento que pesa 2500N se sube a una plataforma a 3mts de altura, el bloque se sube a travs de una rampa que forma un ngulo teta, cuando se aplique una fuerza al plano inclinado , este recorra 5mts sobre el plano , la fuerza de friccin entre las superficies es de 500N.Calcular:a) el bloque se sube por la rampa sin friccin b)e bloque se baja al piso con una graC)el bloque se sube por la rampa por friccinD) se sube se baja el bloque con la gra a) W=(2500)(3m) W= 7500Nm

b) F=2500N+500N W=(2500500N+)(5m) W= 15000J

c) W=(2500)(3m)(2) W= 15000J

3mts

Leyes de la conservacin de la dinmica

1.-El teorema de la cantidad de movimiento.que para un sistema de partculas puntuales requiere que las fuerzas de las partculas solo dependan de la distancia entre ellos y estn dirigidas segn la lnea que los une. En mecnica del solido rgido pueden formularse teoremas vectoriales de conservacin de cantidad de movimiento.2.-El movimiento del momento cintico.Establece que bajo condiciones similares al anterior teorema vectorial, la suma de momentos de fuerza respecto a un eje es igual a la variacin temporal del momento angular en concreto.Trabajo Mecnico.Desde un punto de vista fsico, un sistema puede ser un objeto o partcula, varios objetos o una regin del espacio. En cualquier caso, un sistema puede cambiar de tamao y forma, como una pelota de tenis que se deforma al golpearla contra la raqueta . La frontera del sistema es una superficie imaginaria que puede coincidir con una superficie fsica y separa al universo en dos partes el sistema y el entorno del sistema. Cuando sobre un sistema mecnico se aplica una fuerza neta y esta produce desplazamiento, entonces se dice que esa fuerza efecta un trabajo mecnico, el cual puede ser positivo si el sistema gana energa o negativo si el sistema pierde energa.En el S.I se mide en Joule y comn mente se usa otra unidad llamada calora, para referirse al trabajo mecnico.

1 Joule = 1 Newton 1 metro = kg m/s4,18 Joule = 1 Cal

Como se puede observar, cuando la fuerza no va paralela al desplazamiento, slo realiza trabajo mecnico la componente de esa fuerza que est en direccin del vector desplazamiento, por ello en la ecuacin a parecer la funcin coseno, aplicada sobre el ngulo entre ellos. Especficamente, el trabajo es elproducto punto entre la fuerza y el desplazamiento.

PotenciaSe define potencia como la rapidez a la cual se efecta trabajo, como la rapidez de transparencia de energa en el tiempo.

Potencia= =energa En el sistema internacional la potencia se expresa en JOULES por segundo , unidad a la que se leda el nombre Watt (w), 1w=1J/sEnerga MecanicaLa energa mecnica de un objeto esta asociada a su velocidad y su posicin , Resultante imposible observar la energa mecnica e un objeto, sin embargo podemos estudiarla cuando se transforma de un forma a otra o cuando se transfiere. A esta transferencia o transformacin la llamamos trabajo.Cuando una fuerza no balanceada acta sobre un objeto, esto acelero (F=(m)(a)) si el objeto se desplaza una cierta magnitud de entonces la fuerza habr realizado trabajo.W=F*d W=(ma)(d)Mientras la fuerza acta en el objeto trasfiriendo energa. El desplazamiento est dado por la ecuacin:d = (vf + vi)t

y la definicin de aceleracin es

a = (vf vi) / t

entonces

W = [m (vf vi) / t] [ (vf + vi)t]

W = m [(vf vi) (vf + vi)]

W = m (vf vi)

W = ( m vf) ( m vi)La energa cintica es la energa mecnica asociada al movimiento de un objeto. Cuando un objeto se mueve, tiene energa cintica debido a su velocidad. En trminos generales a mayor velocidad mayor energa.k = m vFjate que el trabajo es igual a la diferencia en la energa cintica de un objeto.W = ( m vf) ( m vi)

W = kf kiEnerga CinticaLa energa cintica (siglas en ingls K.E.) es laenergadel movimiento. La energa cintica de un objeto es la energa que posee a consecuencia de su movimiento. La energa cintica* de un puntomaterialm est dada por

La energa cintica es una expresin del hecho de que un objeto en movimiento, puede realizar untrabajosobre cualquier cosa que golpee; cuantifica la cantidad de trabajo que el objeto podra realizar como resultado de su movimiento. La energa mecnica total de un objeto es la suma de su energa cintica y suenerga potencial. La energa cintica total de una masa, se puede expresar como la suma de la energa cintica de traslacin de sucentro de masa, ms la energa cintica de rotacin alrededor de su centro de masa.

Energa PotencialLa energa potencial es unaenergaque resulta de la posicin o configuracin del objeto. Un objeto puede tener la capacidad para realizartrabajocomo consecuencia de su posicin en un campo gravitacional (energa potencial gravitacional), un campo elctrico (energa potencial elctrica), o un campo magntico (energa potencial magntica). Puede tenerenerga potencial elsticacomo resultado de un muelle estirado u otra deformacin elstica.

Campo conservativo Se dice que un campo vectoriales conservativo si lacirculacindel campo a lo largo de una curva es independiente del camino, solo depende de los puntos inicial y final de la circulacin.Los campos conservativos se pueden expresar comogradientede una funcin escalar, es decir existe una funcin escalar de puntoV(x,y,z)que cumple:

por lo que el clculo de la circulacin se convierte en:

La circulacin de un campo conservativo por una lnea cerrada es por tanto cero:

Si un campo vectorial es conservativo cumple adems estas condiciones:;;Campo Disipativo

Un campo disipativo, eso no es as. Por ejemplo, si hay un medio viscoso, al subir el objeto aparte de gastar energa contra el campo gravitatorio estas perdiendo energa en el rozamiento viscoso, tanto a la subida como a la bajada. Por tanto, el resultado neto ya no es cero. En un fluido siempre disipas energa que se pierde como calor. No hay manera de recuperarla totalmente te, as que el trabajo consumido depende de la trayectoria y no es conservativo.PROBLEMAS:

Calcular la energa cinetica de un camin cuya mas es de 1500kg y se ,ueve con una velocidad de 66km/hr.DatosEc=? Ec= 252083.33Jm=1500kgv=66kg/hr= 18.33m/s

Determinar la velocidad que alcanza una persona de 60kg Cundo corre si desarrolla una energa cintica de 480JDatosm?60kgEc=480 v=v=?

Un cuerpo requiere una masa de 5Kg, se mueve con una velocidad inicial de 2m/s al aplicarle una fuerza su velocidad aumento a 5 m/s. calcular:a)la energa cinetica antes y despus de aplicar fuerzab)del trabajo realizado por la fuerza de empuje.DatosEc=? A) m=5kgV1=2m/sV2=%m/s Ec2=

Un clavadista de 6oKg de masa se deja caer desde una altura de 12m. cualcular la energa potencial que pierde el clavadista al chocar con el agua?,Datos60kg 12m

Problemas de fsicaPag.174-(.58.6 y 8.11

8.5:Un empuje de 120N se aplica a lo largo del asa de una cortadora de sesped. Ese empuje produce un desplazamiento horizontal de 14m. Si el asa forma un angulo de 30con el piso Qu trabajo fue realizado por la fuerza de 120N? Datos 120N 120N h w=120(cos30)(14m)14m w=1454.9226J30 )=30

8.6El bal des arrastrado a una distancia horizontal de 24m mediante una cuerda que forma un angulo con el piso. Si la tensin es de 80N. Cul es el trabajo realizado en cada uno de los angulos siguientes 03060 90?Datos 24m 80N

8.11Un bloque de 10kg es arrastrado 20m por una fuerza paralela de 26N. Si=0.2 Cul es el trabajo resultante y que aceleracin produce?Datos Formula10Kg 26N trabajo 20m

Aceleracin FR=(m)(a)6.4=10.9a=0.64

Pag.175-Trabajo y energa cintica8.24Un martillo de 12lb que se mueve a 80ft/s golpea una profundidad de 1/4in Cul fue la fuerza media de detencin?Datos trabajo =F*d=Fx(0.25112)=Fx=0.020812lbs Energa cintica=Ec=80ft/s F=

8.25Que fuerza media se necesita para incrementa las velocidad de un objeto de 2Kg de 5m/s a 12m/s en una distancia de 8m?Datos2Kg m=8m w=Fmdm a 12m Fm= 8.29Un bloque de 12Kg reposa sobre una mesa de 30cm del piso .Calcule la energa potencial del bloque en relacin con a) el asiento de una silla que est a 40cmdel piso) el techo a 3m del piso.

Datos12Kg Ep=(m)(g)(h)80cm 3m

8.30Un ladrillo de 1.2Kg est suspendido a 2mts de distancia arriba de un pozo de inspeccin y luego se deja caer. El fondo del pozo est a 3m por debajo del nivel de la calle Cul es la energa potencial de ladrillo en cada uno de esos lugares Cul es el cambio en trminos de energa potencial.Datos 1.2 U=(m)(g)(h)2mts h=2m+3m=5m3mts U=(1.2)(9.81)(5)= 58.86J8.35Un martillo de 4 kg se levanta hasta una altura de 10 m y se deja caer. Que valor se tiene de (Ep) y (Ek) en el martillo cuando ha caido hasta un punto ubicado en 4 m del nivel del suelo?.Datos Em = Ep + Ek4kg Em = m * g * h + 1/2 * m * v^210m Como el cuerpo parte del reposo (V = 0), nos queda4m Em = m * g * h = 4 kg * 10 m/s^2 * 10 m = 400 N Ahora calculamos la Ep para cuando alcanza los 4 m de altura. Ep = m * g * h = 4 kg * 10 m/s^2 * 4 m = 160 N Restando de la Em la Ep en ese punto, encontramos la Ek correspondiente. Ek = Em - Ep = 400 N - 160 N = 240 N

Pagina 1768.39Una pelota de 40g es golpeada por una masa suspendida de 500gr. despue del impacto las dos masas se elevan una distancia vertical de 45mm. calcule la velocidad de las masas combinadas inmediatamente despus del impacto.Datos U = (m1 + m2) g h40g K = 1/2 (m1 + m2) v500g 1/2 (m1 + m2) v = (m1 + m2) g h45mm v = (2 g h) = (2 x 9.8 x 45 x 10^-3) = 0.94 m/s

8.44Un trineo de 60 kg se desliza del reposo hasta el fondo de una pendiente de 30m de longitud de 25 de inclinacin. Una fuerza de friccion de 100N actua en toda esa distancia Cul es la energa total en la cumbre y al pie de la pendiente? Cul es la velocidad que alcanza el trineo en el punto mas bajo.Datos60Kg rpg=f*h p=(60)(9.81) p = 588N25 P=mg h=30m*sen25 h= 12.67

Ep=588N(12.67)= 7468J

8.53Una masa de 40kg se eleva a una distancia de 20m en un lapso de 3s Qu potencia medio utiliza?Datos P=w/t=mgh/t=(40kg)(9.81m/s)(20m)/3s40kg P= 2613.3w = 2.61Wk3s20mPag.177

8.55Un motor de 90Kw se utiliza para elevar una carga de 1200kg.Cual es la velocidad media durante el ascenso?

w=(F)(h)=(G)(h)=mgh Vm= Vm=7.65m/sp=w/t=mhg/tp=mgv

8.57Un estudiante de 800N sube corriendo un tramo de escaleras y asiende 6m en 8s Cul es la potencia media que ha desarrollado?DatosD=800 W=(F)(d) 480078s potencia=600wattsh=6m W=800N(6m)=4800J v*J=8s

Cantidad de movimiento La cantidad de movimiento se le conoce como mpetu que es el resultado de multiplica la masa por al velocidad.

KgNm o JP=mv P=F*tsKgm/sm/sKgm/s

LEY GENERAL DE LA CONSERVACION DEL MOVIMIENTOLa cantidad de movimiento antes y despus de un choque permanece constante

Elastico perfectamentee=1 choque

Inelastico e=0Nota: los choque perfectamente elsticos no existen

Ejemplo:Una bala de calibre 22 con una mase de 5gr alcanza una velocidad se 422m/s al ser disparada horizontalmente don un rifle , cuando la bala es lanzada con la mano de manera horizontal esta sola alcanza 10m/s Calcular el mpetu o cantidad de movimiento en cada caso?

P=mvP1=(5)(422)=2,110P2=(5)(10m/s)=50Una pelota de 150gr de masa se meuve hacia la derecha con una velocidad de 15m/s es golpeada por un bat regresando despus del impacto en la misma direccin a una velocidad de 25m/s.a)determinar las cantidad de movimiento inicialb)determinar la cantidad de movimiento final c)determinar la variacin de cantidad de movimientod)determinar el impulose)determinar la fuerza sobre la pelota si estuvo en contacto con el bat 0.5s

a)Pi=mv Pi=(0.015s)(15m/s)=22.5b)Pf=mv1 Pf==(0.015s)(25m/s)=75c) P=pf-pi P=-3.75-2.25 = P=-6d) I= P I=-6e) P=

antes del choque despus del choque

Pi=Pf

m1v1+m2v2=m1v1+m2v2

ejemplo:Se lanza hacia la derecha un balin con un velocidad de 3m/s sobre una canica que se encuentra en reposo si lo masa del balin es tres vees la masa de la canica y la masa de esta es de 50gr Calcular la velocidad con la que continua el balin en la misma dirrecion y sentido que la canica la cual lleva una velocidad de 5m/s Datos formulav=3m/s m1v1+m2v2=m1v1+m2v2m=50gr (150gr)(3/ms)+(50gr)(5m/s)=(150gr)(3/ms)+(50gr)(5m/s)v=5m/s V=1.33m/s

Velocidad despus del choque e= Velocidad antes del choque Una llave de tuercas de medio kilogramos cae 10m Cul es la cantidad de movimiento antes de tocar el suelo*nota: primero encuentre la velocidad desde la conservacin de la energa.

Datos Ep=Ec0.5k 10m9.81m/s

Un taco de billar golpea la bola 8 , una fuerza promedio de 80N durante un tiempo de 12 milisegundos =12s= si la masa de las bola es de 200gr Cul ser su velocidad?

DatosF=80N v=p/m P(80N)(o.o12)=.96t=0.12s m=2kg P=f*t Ejericios tericos:

1=(b)2=(a)3=(d)4=(b)5=(b)

Conceptos tericosDENSIDADAunque toda lamateriaposee masa y volumen, la mismamasadesustanciasdiferentes tienen ocupan distintosvolmenes, as notamos que elhierroo elhormignson pesados, mientras que la misma cantidad degoma de borraroplsticoson ligeras. La propiedad que nos permite medir laligerezaopesadezde una sustanciarecibe el nombre dedensidad. Cuanto mayor sea ladensidadde un cuerpo, ms pesado nos parecer:d = m/vLadensidad relativaes una comparacin de ladensidadde una sustancia con la densidad de otra que se toma como referencia. La densidad relativa es sin unidades, ya que queda definida como el cociente de dos densidades.Su formula se expresa de la siguiente manera;D= sust g/m / sust g/mEl peso especfico es aquel que relaciona el peso de un componente con su volumen, quedando representado con las siguientes formulas; =w/vRelacin entre el peso y el volumen =mg/vRelacin entre la densidad y el peso especifico. = /gRelacin entre la densidad y el peso especifico. =gResultado de despejar peso especifico en la expresin anterior.

MALEABLIDAD La maleabilidad es la propiedad que presentan algunos materiales de poder ser descompuestos en: lminas sin que el material en cuestin se rompa, o en su defecto, extendidos.

DUCTILIDADDuctilidades lacualidad de dctil. Este adjetivo puede hacer referencia a algoacomodadizo, condescendiente, fcilmente deformable, queadmite grandes deformaciones mecnicaso que mecnicamente puede extenderse con alambres o hilos.PLASTICIDAD

plasticidad es unapropiedad mecnicade algunas sustancias, capaces de sufrir una deformacin irreversible y permanente cuando son sometidas a una tensin que supera surango o lmite elstico.

DUREZADureza:es la resistencia que opone una superficie lisa de un mineral a ser rayado.

ELASTICIDAD elasticidad se utiliza para hacer referencia a aquella capacidad de la fsica que permite que algunos elementos cambien su forma de acuerdo a si estn bajo estrs fsico (es decir, estiramiento) o a si estn en su posicin de reposo.

PROBLEMAS PROPUESTOS1.- Una masa de 57 kg. Lleva una velocidad de 87 mts. Calcular su cantidad de movimientos?Datos FormulaDesarrollo

57 Kg.P=mvP=(57Kg.) (87mts)= 495987 mts

2.- Un automvil y un camin parte del reposo al mismo tiempo cesan 2t y 10t respectivamente despus de 10s alcanzan una velocidad de 100 km/h . Calculara) la cantidad de movimiento para cada uno de los cuerposb) el impulso recibido por cada uno de ellosc) la fuerza recibida en cada cuerpo para alcanzar dicha velocidadDatos FormulaDesarrollo

2tP=m.vP=(2000Kg)(27.7778)=55555.6

10tP=m.vP=(10.000Kg)(27.778)= 2.77778 Kg

100 Km/ha=I= (2.777778)(2000Kg)

10sI m/n =0.2777100=27.77

a=F= (2000Mg)(2.778)

F=(10000)(2.7778) 3.- Una nube, en reposo, se encuentra a una altura de 5000m. si en ese instante empiea a llover y cae una gota de agua de 5g calcular ;a) la velocidad con lo que llegara a la superficie de la tierra. b) El tiempo que empleara en elloc) Cual ser su cantidad de movimiento inicial y finald) Con que fuerza choca en la superficie terrestre

Datos FormulaDesarrollo

a=5000mV=vf=)(5000m)P=3gUn jugador de futboll americano con una masa de 100Kg corre a 5/km/h durante 2s, en este momento choca contra un obstculo y se detiene. Calculaa) cantidad de movimiento inicial y finalb) el impulso c) fuerza con que chocaDatosm=100m*g formula Desarrollo a=1.38m/s P=m*vP=1.38m/s t= 2s I=N*P 1.388m/s*153.23vf=0m/s P=m*a (176kg)(1.388m/s)

Un ferrocarril de 400 + se mueve con una velocidad de 20Km/h frena y se detiene en una d=50ma)la cantidad de movimiento b)el impulso c)fuerza con la que se detieneDatosformulasDesarrollov=20km/h P=m*v P=(50m)(5.5556)d=50m I=A*p I=(277.72)(5.5556)vf=0 F=P*A f=(277.78)(5.5556)

Modulo de YOUNG definicin : relacin que existe enre el esfuerzo y la deformacin , la formula es

modulo de Young: Esfuerzo = N/m deformacin Es directamente proporcional la fuerza aplicada Dependiendo del material todo los modulos de Young son diferentes materiales solidos como metales tiene un menor modulo de Young que los otrosYOUNG- solo se aplica a materiales que pueden recuperar su forma.Punto de ruptura o deformacin

FOMULASModulo de Young (Y)

N/m

esfuerzo o fatiga N

Deformaciones unitaria admisional

N distancia constante de restitucin

Se tiene una barra de acero de una longitud de 4m con un aire de seccin transeversal de 0.008 Cuando un peso de 200N se suspende en una de los extremos de la barra que esta en posicin vertical , esta sufre un alargamiento de 10ml a)calcular el esfuerzob)la deformcaionc)modulo de Young al que esta sometida la barra

a)

b)

c)

Cual ser el dimetro que deber tener un alambre de cobre de 5m de longitud si esta sometida a una tensin de 80N . la mxima en logacion es de 0.4cmNota:El modulo de youn para este material es de 10x10 a la diez pascales Pa

Un cuerpo que pesa 5000N esta suspendido por un cable de 20m , el cable esta compuesto por alambres de acero, cada una de ellos tiene un radio de 1.6mm Cul ser el alargamiento que experimentara el cable.Nota:el modulo de YOUNG de esta cable es de DatosF=5000N Lo=20m Al=r=0.0016mY=Al=?