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Módulo 19
Actividad integradora 4. Energía y potencia del movimiento
Problema 1. Claudia trabaja en una fábrica de carritos supermercado, como criterio de calidad de la fábrica se establece que un carrito con mercancía que tenga una masa de 30 kg no debe superar los 30 N de fuerza de empuje para comenzar a moverse, ni los 20 N para mantenerse en movimiento. La fábrica requiere ampliar las especificaciones sobre su producto.
a) Los valores máximos de los coeficientes de fricción estática y cinética que puede tener un carrito para cumplir con las especificaciones.
b) La energía por cada metro de desplazamiento que se debe utilizar para mantener en movimiento el carrito.
c) ¿Cuál es velocidad que tendría un carrito al momento de soltarse si se detiene a los 8 metros? Parte de la ecuación de la energía cinética.
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d) Usando la segunda ley de Newton calcula ¿Cuál es el valor de la aceleración que experimentará al soltarse?
e) ¿A dónde va a parar la energía cinética del carrito al detenerse?
La energía no se crea ni se destruye solo se transforma así que es posible que parte de esa energía se transforme en calor por la fricción de las llantas con el suelo, y de las propias llantas con el cuerpo del carrito.
f) Menciona y explica algún ejemplo de tu vida cotidiana en donde la energía del movimiento de un objeto se convierta en calor.
1. Cuando frotamos nuestras manos rápidamente, la fricción entre las palmas de las manos produce calor.
2. Otro ejemplo común ocurre cuando frenamos una bicicleta. Al aplicar los frenos, ejercemos una fuerza de fricción sobre las ruedas de la bicicleta, lo que disminuye su velocidad y, a su vez, convierte la energía cinética del movimiento en energía térmica.
3. No es de mi vida cotidiana, pero vi que se puede utilizar la fricción para soldar algunas piezas metálicas, ya que es tanto el calor que se deprende por fricción que es posible fundir metales.
Problema 2. Se tiene un tinaco de 1100 litros a una altura de 10 m sobre la cisterna. Si se tiene una bomba de 745 watts. usa el valor aproximado de densidad del agua de 1 kg por cada litro.
a) ¿Cuánto tiempo tardará en llenarse el tinaco si no se consideran las pérdidas de energía por fricción?
b) ¿A qué velocidad debería salir el agua si se tiene una tubería cuya salida está a 2 m por debajo del tinaco y no se toman en cuenta las pérdidas de energía por fricción? Considera que la energía se conserva, así que parte de igualar las fórmulas de energía potencial y cinética, y usa g=10 m/s^2
c) ¿Cuál fué la energía que se perdió por fricción si velocidad de salida real es de 5m/s y salen únicamente 5 litros de agua?
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