Problemas resueltos Capitulo 7 SERWAY

CAPITULO 7 FISICA I

CUARTA, QUINTA Y SEXTA EDICION
SERWAY

Raymond A. Serway

Sección 7.1 Trabajo hecho por una
fuerza constante

Sección 7.2 El producto escalar de
dos vectores

Sección 7.3 Trabajo hecho por una
fuerza variable

Sección 7.4 Energía
cinética y el teorema del trabajo y la energía
Sección 7.5 Potencia

Sección 7.6 Energía y
automóviles

Sección 7.7 Energía
cinética a altas velocidades

Ejemplo 7.13 Gasolina
consumida por un coche compacto

Un coche compacto, tiene una masa de 800
kg. y su eficiencia está cercana al 18 %. (Esto es 18 % de
la energía del combustible se entrega a las ruedas).
Encuentre la cantidad de gasolina empleada para acelerarlo desde
el reposo hasta 27 m/seg. Use el hecho de que la energía
equivalente a 1 galón de gasolina es 1,34 * 108 julios. Si
demora 10 seg en alcanzar la velocidad, que distancia se
desplaza?

SOLUCION: La energía necesaria para
acelerar el coche desde el reposo a una rapidez v es igual a su
energía cinética final

K = Energía
cinética

Esta es la energía que se le entrega
a las ruedas cuando el auto consume 1 galón de
gasolina.

Con este dato hallamos cuanta gasolina se
necesita para desplazar el coche.

x = 135 metros

Ejemplo 7.14 Potencia
entregada a las ruedas

Suponga que el coche compacto del ejemplo
7.13 tiene un rendimiento de combustible de 35 mi/galón a
60 mi/hora. ¿Cuanta potencia es entregada a las
ruedas?

Es necesario encontrar el consumo de
galones/hora y esto se consigue dividiendo la rapidez del auto
entre el rendimiento de la gasolina

Debido a que usa el 18 % de la potencia
para impulsar el coche, la potencia entregada a las ruedas
es:

Potencia entregada = 0,18 * 61904,76 Watios
= 11,142 watios

Ejemplo 7.15 Coche
que acelera al subir una cuesta

Considere un coche de masa m que
está acelerando al subir una cuesta, como se ve en la
figura 7.20. Un ingeniero de automotores mide la magnitud de la
fuerza resistiva total, que es:

Por lo tanto, la potencia necesaria para
mover el coche es:

m v a = Representa la potencia que
el motor debe entregar para acelerar el coche. Si el coche se
mueve a velocidad constante, este término es cero. Por lo
tanto la potencia total para mover el coche disminuye.

m v g sen ? = Es la potencia que se
requiere suministrar a la fuerza para equilibrar un componente de
la fuerza gravitacional, cuando el coche sube por la cuesta. Si
el coche se mueve por una superficie horizontal, este
término es cero, porque ? = 0. Por lo tanto la potencia
total para mover el coche disminuye.

218 v = Es la potencia necesaria
para suministrar una fuerza que equilibre la fuerza de
rodamiento.

La potencia total necesarias es:

39,15 + 66,623 + 5,886 + 14 = 125,9
KW

52 HP + 89 HP + 7,9 HP + 18 = 166,9
HP

Haga los cálculos, para velocidad
constante, y una superficie horizontal?

Problema 7.1 Serway
quinta edición

Un remolcador ejerce una fuerza constante
de 5000 Newton sobre un barco que se mueve con rapidez constante
a través de una bahía. Cuanto trabajo hace el
remolcador sobre el barco en una distancia de 3 km.

W = F * d = 5000 * 3 = 15000 Newton *
metro

W = 15000 julios

Problema 7.1 Serway
cuarta edición

Si una persona saca de un pozo una cubeta
de 20 kg y realiza 6 kj de trabajo ¿Cuál es la
profundidad del pozo?

Suponga que la velocidad de la cubeta
permanece constante cuando se levanta

(Trabajo) W = m g h W = 6 kj = 6000
julios

Problema 7.2 Serway
quinta edición

Fátima en un supermercado empuja un
carrito con una fuerza de 35 Newton dirigida a un ángulo
de 250 hacia abajo desde la horizontal. Encuentre el trabajo que
realiza Fátima conforme se mueve por un pasillo de 50 m.
de longitud.

Problema 7.2 Serway
cuarta edición; Problema 7.3 Serway quinta
edición