Biofísica 1 Mecánica (20) 66. Trabajo y energía

 Un levantador de pesas eleva desde el piso hasta una altura de 2 m, una barra cuya masa es de 150 kg. Este proceso dura 10 segundos.

a)     ¿Qué fuerzas actúan sobre la barra?, ¿cuáles de ellas hacen trabajo?

 

Fuerzas actuantes = Peso y Fuerza del levantador

Fuerzas que hacen trabajo = Peso y Fuerza del levantador

 

Ambas fuerzas están en la dirección del desplazamiento

 

b)    ¿Cuánta energía ganó la barra?, ¿cuánto trabajo le entregó el hombre?

 

ΔEm = EmF - Emi

 

donde

 ΔEm = variación de la energía Mecánica

Emf = Energía Mecánica final = m g hf

Emi ₌ Energía Mecánica inicial = m g hi

m = masa de la barra = 150 kg

g   = aceleración de la gravedad = 10 m/s²

hf = altura final = 2 m

hi = altura inicial = 0

 

reemplazando

 ΔEm = 150 kg * 10 m/s² * 2 m = 3000 J 

 

ΔEm = Wh

 

Donde

Wh = trabajo entregado por el hombre

 

Reemplazando

Wh = 3000 J

c)     ¿Cuál es la potencia media con que el hombre transfiere energía a la barra?

 

Pot media = ΔEm / Δt = 3.000 J / 10s = 300 W

 

d)    Calcule la energía que pierde el hombre sabiendo que para un proceso de esta naturaleza sólo el 12% de esta energía se aprovecha en realizar trabajo sobre la barra. ¿A qué velocidad la pierde?

 

Wh = Energía aprovechada = Energía perdida * 12%

 

Despejando energía perdida

 

Energía perdida = 3000 J / 0,12 = 25000 J

 

Velocidad de perdida = Energía perdida / tiempo = 25000 J/ 10 s = 2500 J/s

 

e)     Si la energía se conserva, ¿dónde está la energía que el hombre perdió y la barra no ganó?

 

La energía perdió el hombre y no gano la barra se convirtió en calor y otras formas de energía.

f)      ¿Cuáles de las respuestas anteriores cambian si el hombre demora 20 segundos en levantar las pesas?

 

En el ítem c, varia la potencia media

 

Pot media = ΔEm / Δt = 3.000 J / 20s = 150 Watt

 

En el ítem d, la velocidad de perdida de la energía

 

Velocidad de perdida = Energía perdida / tiempo = 25.000 J/ 20 s = 1250 J/s