EjerciciosFyQ

[P(3606)] Tiempo necesario para calentar un litro de agua (8589)

F_y_Q — 2026-01-05T06:10:42Z

Si haces clic en este enlace puedes ver el enunciado y la resolución del problema que se resuelve en el vídeo.

Trabajo y potencia de una fuerza variable que provoca un desplazamiento (8450)

F_y_Q — 2025-05-05T18:03:33Z

Un bloque de 5 kg de masa se desplaza sobre una superficie horizontal bajo la acción de una fuerza variable , donde «x» es la posición en metros. El coeficiente de rozamiento cinético entre el bloque y la superficie es .

a) Calcula el trabajo realizado por la fuerza cuando el bloque se mueve desde x = 0 hasta x = 10 m.

b) Determina el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento en el mismo desplazamiento.

c) Si el bloque parte del reposo en x = 0, ¿cuál será su velocidad en x = 10 m?

d) ¿Qué potencia media desarrolla la fuerza durante este proceso?

Dato:

a) El trabajo realizado por la fuerza variable dada es:

Si sustituyes los límites de integración, el valor de la fuerza e integras:

b) La fuerza de rozamiento, debida al coeficiente de rozamiento cinético, es constante y se opone al movimiento:

El trabajo de la fuerza de rozamiento es:

c) Dado que conoces el trabajo debido a la fuerza y el trabajo de rozamiento, puedes aplicar el teorema de las fuerzas vivas para determinar la velocidad final del bloque:

Si escribes la energía cinética en función de la velocidad y la despejas:

Sustituyes los datos en la ecuación y calculas:

d) La potencia media se define como el trabajo realizado por unidad de tiempo:

Primero necesitas calcular el tiempo que tarda el bloque en moverse desde hasta 10 m, por lo que tienes que calcular la aceleración del bloque. La fuerza neta sobre el bloque es:

La aceleración es, por lo tanto:

Esta aceleración no es constante, por lo que debes resolver la ecuación diferencial del movimiento:

Es mejor expresar la aceleración en función de «dx»:

Separas variables e integras:

Para x = 0 la velocidad es cero y, por lo tanto, la constante de integración C = 0. La ecuación que obtienes es:

Para hallar tienes que integrar la velocidad:

La resolución de esta integral es compleja y la debes hacer en varios pasos. Primero puedes factorizar el radicando:

Ahora puedes reescribir la integral anterior, sacando fuera del integrando la constante:

La resuelves por sustitución haciendo:

La nueva integral es:

Operas en radicando y obtienes:

El resultado de la integral es:

La potencia media es:

Potencia y fuerza de una locomotora que asciende una pendiente (7305)

F_y_Q — 2021-08-13T06:54:46Z

Una locomotora de 350 toneladas es acelerada mientras asciende por una pendiente desde el punto A hasta el punto B, aumentando su velocidad desde los hasta los , como se puede ver en la figura:

Si el coeficiente de rozamiento es 0.15, determina:

a) La potencia desarrollada por la fuerza de rozamiento.

b) La potencia desarrollada por el peso.

c) La fuerza desarrollada por la locomotora.

d) La potencia desarrollada por la fuerza anterior.

Lo primero que debes hace es expresar los datos en unidades SI:

La distancia que recorre la locomotora sobre el plano es:

Otro dato interesante es calcular la velocidad media de la locomotora para poder calcular las potencias en función de la fuerza y la velocidad según la ecuación:

Basta con calcular la media aritmética de las velocidades inicial y final:

a) En primer lugar calculas la fuerza de rozamiento:

La potencia de la fuerza de rozamiento es:

b) La potencia desarrollada por el peso hace referencia a la componente x del peso y es:

c) La fuerza de la locomotora tiene que ser la suma de la fuerza de rozamiento y la fuerza necesaria para que ascienda con la aceleración que lo hace:

d) La potencia que desarrolla la locomotora es:

Puedes descargar el enunciado y la resolución del problema en formato EDICO si lo necesitas.

Trabajo y potencia de un motor para subir a un esquiador en un remonte (7279)

F_y_Q — 2021-07-16T07:25:08Z

Un cable impulsado por un motor levanta por una pendiente a un esquiador de 70 kg de masa. ¿Cuánto trabajo se necesita para empujarlo 60 m hacia arriba por una pendiente de con una rapidez constante de ? ¿Qué potencia debe tener un motor para realizar esta tarea?

Si el esquiador recorre 60 m por la pendiente, la altura a la que asciende es:

La variación de la energía potencial que sufre el esquiador es igual al trabajo que realiza el motor. Si tomas referencia abajo de la pendiente:

Si la velocidad es constante, el tiempo que tarda el esquiador en ascender los 60 m es:

La potencia del motor será:

Potencia de un motor eléctrico de un tren a escala (7278)

F_y_Q — 2021-07-16T07:09:09Z

El motor eléctrico de un tren a escala lo acelera desde el reposo hasta una velocidad de en 21.0 ms. La masa total del tren es 875 g. Determina la potencia promedio entregada al tren durante su aceleración.

El trabajo que realiza el motor es igual a la variación de la energía cinética que experimenta el tren:

La potencia es el cociente entre el trabajo que realiza el motor y el tiempo durante el que realiza ese trabajo:

Caballos de fuerza de un coche (7182)

F_y_Q — 2021-05-21T06:39:33Z

Un carro de 1 800 kg, recorre 200 m en 8 s con una aceleración de . Calcula cuántos caballos de fuerza desarrolla el motor del carro.

La potencia que desarrolla el motor es el cociente entre el trabajo que desarrolla y el tiempo durante el que lo hace:

El trabajo es el producto de la fuerza por el desplazamiento y la fuerza es el producto de la masa por la aceleración. Puedes escribir la ecuación anterior en función de los datos del enunciado:

Sustituyes los datos y calculas:

Debes hacer un cambio de unidades para expresar el resultado en caballos de fuerza:

Potencia necesaria para acelerar un vehículo desde el reposo (7056)

F_y_Q — 2021-03-06T05:30:23Z

Un automóvil de 1 300 kg debe acelerar desde el reposo hasta una rapidez de 30 m/s en un tiempo de 12 s. Si supone que la aceleración es uniforme, ¿cuál es la potencia mínima necesaria para acelerar el automóvil? Expresa la respuesta en W y en HP.

La aceleración que lleva el automóvil es:

Ahora puedes calcular la fuerza que ejerce el motor del vehículo:

La forma más rápida de hacer el cálculo de la potencia es calcular la velocidad media del vehículo y aplicar la definición de potencia expresada en función de la fuerza y la velocidad:

Ahora haces la conversión a HP:

Potencia, trabajo y variación de energía cinética de un cuerpo al aplicarle una fuerza (6992)

F_y_Q — 2021-01-23T09:01:15Z

Sobre un cuerpo de 10 kg de masa actúa una fuerza de durante 3 minutos. Si la velocidad inicial del cuerpo es 10 m/s, calcula:

a) El trabajo realizado por la fuerza.

b) La potencial desarrollada.

c) La energía cinética final.

d) La variación de la energía cinética.

Debes tener cuidado con el tiempo porque equivale a 180 s, que es la unidad en el Sistema Internacional.

A partir de los datos facilitados puedes calcular la velocidad final del cuerpo si consideras que el impulso mecánico es igual a la variación de la cantidad de movimiento:

c) La energía cinética final es inmediata:

d) La variación de la energía cinética también es inmediata si la expresas como la diferencia entre la velocidad final e inicial:

a) El trabajo realizado por la fuerza es igual a la variación de la energía cinética que has calculado, es decir,

b) La potencia desarrollada es el cociente entre el trabajo y el tiempo empleado:

Potencia que desarrolla un hombre para elevar un peso (6952)

F_y_Q — 2021-01-04T18:30:02Z

Un hombre de 65 kg lleva un cuerpo de 20 kg a una altura de 6.5 m hasta otra de 12 m. El hombre utiliza 5 minutos para recorrer la distancia entre los dos sitios que es de 14.4 m. Determina la potencia media desarrollada por el hombre.

Puedes plantear el problema en función de la diferencia de altura entre la posición inicial y final del hombre con el cuerpo. Como no indica el enunciado que haya rozamiento, la distancia que recorre es prescindible para hacer el problema.

La potencia es el cociente entre el trabajo que desarrolla y el tiempo que tarda en hacer ese trabajo. El trabajo será igual a la variación de la energía potencial gravitatoria:

Sustituyes los datos y calculas el trabajo:

La potencia media desarrollada es:

Fuerza aplicada durante un tiempo para desarrollar una potencia dada (6854)

F_y_Q — 2020-11-01T04:12:06Z

Se aplica una fuerza constante durante un minuto y medio, trasladando un cuerpo 12 m. Si la potencia obtenida es de 5 000 W, ¿cuál es el valor de la fuerza aplicada?

Si defines la potencia como el cociente entre el trabajo y el tiempo, y el trabajo como el producto de la fuerza aplicada por la distancia, puedes poner la fuerza que debes calcular en función de los datos conocidos:

Tan solo tienes que sustituir los valores, pero cuidando de que el tiempo esté expresado en segundos, y calcular: