NO ME SALEN
EJERCICIOS RESUELTOS DE BIOFÍSICA DEL CBC
(Leyes de conservación, trabajo)

 

 
65- Una caja de 200 kg es elevada por una grúa. La caja parte del reposo y sube verticalmente durante 10 seg, al cabo de los cuales su velocidad es 20 m/s.
Mediante consideraciones energéticas, calcule:
     a) la fuerza media que aplicó la grúa.
     b) la potencia media que desarrolla la grúa.
   

Vamos con el método energético. Espero que te quede claro que la fuerza peso es conservativa (no gasta nada) y la fuerza que hace la grúa, F, es no-conservativa (la grúa, sin gasoil, no levanta ni una mosca):

Wno-c = ΔEM

WF = EM1 EM

La energía mecánica en 0, EM0, es nula, porque vamos a tomar el cero de las alturas en ese lugar, y porque la velocidad de la caja en esa posición vale cero.

F . Δy . cos α = ½ m vF² + m g Δy

α vale , y su coseno 1; de modo que el asunto nos queda así:

F = m vF²/Δy) + m g

El desplazamiento podés pensarlo así: el área encerrada bajo la curva vlocidad-tiempo nos da el desplazamiento buscado. Como se trata de un movimiento acelerado, el área será un triángulo de base 10 s y altura 20 m/s. El área valdrá 100 m. Entonces:

F = 200 kg 400 m²/s²/100 m) + 200 kg 10 m/s²

   
  F = 2.400 N  
   

La potencia media se puede calcular dividiendo el aumento de energía producido por esa fuerza por el intervalo de tiempo empleado.

Pot = m vF² + m g Δy) / Δt

Pot = (½ 200 kg . 400 m²/s² + 200 kg . 10 m/s² . 100 m) / 10 s

   
  Pot = 24.000 W  
   
     
     
PARA APRENDER MÁS: ¿Qué es la potencia?   Ricardo Cabrera
 
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