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Fisica problemas potencia mecanica resueltos y propuestos

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Fisica problemas potencia mecanica resueltos y propuestos

  1. 1. FISICA III UNIDAD II POTENCIA MECÁNICA
  2. 2. POTENCIA MECÁNICA • La potencia mecánica se define como la rapidez con que se realiza un trabajo. Se mide en Watts. • Se dice que existe una potencia mecánica de un watt cuando se realiza un trabajo de un joule en un segundo. 1 Watt= 1 Joule 1 segundo
  3. 3. Potencia mecánica • Por ejemplo, mientras una persona sube un bulto de cemento cuyo peso tiene una magnitud de 50 kg, aproximadamente 500 N, usando las escaleras, a un departamento que se encuentra en reparación en el quinto piso de un edificio, otra persona, utiliza una polea, sube otro bulto de 50 kg hasta el mismo piso en un menor tiempo. Quién realiza mayor trabajo?
  4. 4. Potencia mecánica • Puesto que cada quien elevó un bulto de 50 kg a la misma altura, el trabajo realizado, es el mismo, solo que uno lo realizó en menor tiempo. • El hombre siempre ha buscado realizar su trabajo en el menor tiempo posible, de ahí la necesidad de introducir un nuevo concepto que señale claramente con qué rapidez se hace un trabajo, este concepto recibe el nombre de potencia. • Por definición: potencia mecánica es la rapidez con que se realiza un trabajo.
  5. 5. POTENCIA MECÁNICA • Su expresión matemática es: P= T t Donde: P= potencia en J/s = watts (W) T= trabajo realizado en joules (J) t= tiempo en que se realiza el trabajo en segundos (s)
  6. 6. Potencia mecánica • La unidad usada en el Sistema Internacional para medir potencia es el watt y significa el trabajo de un joule realizado en un segundo. (en honor al escocés James Watt, 1736-1819, famoso por la construcción de una máquina de vapor). • Todavía se emplean las siguientes unidades prácticas: el caballo de fuerza (hp) y el caballo de vapor (cv) 1 hp= 746 W 1 cv = 736 W
  7. 7. Potencia mecánica • El caballo de vapor equivale a la potencia mecánica que realiza un hombre para levantar a un metro de altura, un peso cuya magnitud es de 75 kg, en un segundo
  8. 8. Potencia mecánica • El caballo de fuerza se utiliza mucho en la actualidad, y compara la cantidad de trabajo que puede producir un motor en un determinado tiempo, con el trabajo que puede producir un caballo. Es una unidad práctica del sistema inglés de unidades. Equivale al esfuerzo que hace un caballo para levantar a un metro de altura, en un segundo, un peso cuya magnitud es de 75 kg.
  9. 9. Potencia mecánica • Como el trabajo se expresa así: T= Fd y como la potencia es: P= T =Fd t t Pero d =v, entonces. t P= Fv
  10. 10. Potencia mecánica • Esta expresión posibilita calcular la potencia si se conoce la magnitud de la velocidad que adquiere el objeto, misma que tendrá una dirección y un sentido igual a la de la fuerza que recibe.
  11. 11. Potencia mecánica • Para conocer la eficiencia (ŋ) o rendimiento de una máquina que produce trabajo, tenemos la expresión: ŋ= Trabajo producido por la máquina x 100 Trabajo suministrado a la máquina
  12. 12. Problemas resueltos 1. Cuál es la potencia mecánica de un motor que realiza un trabajo de 150000 J en 4 segundos? • Expresar el resultado en watts y en caballos de fuerza. • Solución: • Datos: Fórmula • T= 150 000 J P= T • t= 4 s t P en W y hp?
  13. 13. Problemas resueltos • Sustitución y resultados: P= 150 000 J = 37500 W 4s Transformación de unidades: 37500 W x 1 hp = 50.27 hp 746 W
  14. 14. Problemas resueltos • Un motor de 10 hp se pone a funcionar durante 15 minutos. Qué cantidad de trabajo produce en joules? • Solución: Fórmula • Datos: P= T T=Pt P= 10 hp t t= 15 min. T= ? En joules
  15. 15. Problemas resueltos • Sustitución y resultado: • 10 hp x 746 W = 746 w 1 hp 1 hp= 746 W 15 min x 60 seg = 900 s 1 min
  16. 16. Problemas resueltos • T = Pt= 7460 J X 900 s s Resultado: 6.714 x 106 J
  17. 17. Problemas propuestos 1. Un motor efectúa un trabajo de 45 000 joules en 0.1 minutos. Determina su potencia mecánica en watts y en kilowatts. 2. Calcula en watts y en caballos de fuerza la potencia mecánica de un motor que efectúa un trabajo de 60 000 joules en 3 seg. 3. Determina en watts y en caballos de fuerza, la potencia que necesita un motor eléctrico para poder elevar una carga de 20 x 103 N a una altura de 30 m. en un tiempo de 15 seg.
  18. 18. Problemas propuestos 4. Un motor cuya potencia es de 70 hp eleva una carga de 6 x 103 N a una altura de 60 m. ¿En qué tiempo la sube?
  19. 19. Respuestas 1. 2. 3. 4. P= 7500 W= 7.5 kw P= 20000 W= 26.8 hp P= 4 X 104 W = 53.62 hp T= 6.89 s

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