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Ejercicio 3: Tren de Riobamba - fricción y potencia; Ejercicio 4: Coeficiente de rozamiento material desconocido

📄 ejercicios fisica 🎓 bachillerato · 3° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español

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Fisica 3° · Bgu 3 Fisica 2024 · 2024

Ejercicio 1

Tren de 850 t sube tramo de 420 m con ángulo 2°, acelera de 30 a 45 km/h con μ=0.02. Determinar: a) trabajo de fricción, b) trabajo neto, c) potencia de fricción, d) potencia neta de la locomotora, e) repetir para 200 m de 20 a 60 km/h.

Ejercicio 2

Una profesora determina el coeficiente de rozamiento de un objeto de material desconocido (longitud 1 m) usando un mecanismo experimental. Identificar el material mediante la tabla de coeficientes.

Contenido de la página

Ejercicio 3: Tren de Hielo de Riobamba

Contexto: El famoso Tren de Hielo, ubicado en Riobamba (sierra central del Ecuador), recorre desde la capital de Tungurahua, pasa por Cevallos (cantón de Chimborazo), Urbina y retorna a Ambato.

Datos:

Longitud del tramo: $L = 420\,\text{m}$
Ángulo de inclinación: $\theta = 2°$
Velocidad inicial: $v_0 = 30\,\text{km/h}$
Velocidad final: $v_f = 45\,\text{km/h}$
Masa total: $m = 850\,\text{t} = 850\,000\,\text{kg}$
Coeficiente de fricción: $\mu = 0{,}02$

a) Determinar el trabajo de las fuerzas resistivas (fricción).

b) Determinar el trabajo neto.

c) Determinar la potencia desarrollada por la fuerza de fricción.

d) Determinar la potencia neta desarrollada por la locomotora.

e) Para trayecto recto de 200 m, velocidad de 20 km/h a 60 km/h, mismo coeficiente de rozamiento.

Fuente imagen: https://n9.cl/brOxn

Ejercicio 4: Coeficiente de rozamiento de material desconocido

Contexto: Un estudiante de colegio encuentra en el patio un retazo de material de rugosidad extraña (longitud ≈ 1 m). La profesora de Física monta un mecanismo para determinar el coeficiente de rozamiento del tramo BC (el objeto de material desconocido) y comparar con tabla de coeficientes para identificar el material.

Fórmulas y ecuaciones

$W_f$ = $-\mu$ $mg\cos\theta$ $\cdot$ L

$W_{neto}$ = $\Delta$ $E_c$ = $\frac{1}{2}$ $m(v_f^2$ - $v_0^2)$

P = $\frac{W}{t}$

$W_f$ = $-\mu$ $\cdot$ m $\cdot$ g $\cdot$ $\cos\theta$ $\cdot$ L

$W_{neto}$ = $\Delta$ $E_c$ = $\frac{1}{2}$ $m(v_f^2$ - $v_0^2)$

$P_f$ = $\frac{W_f}{t}$

$P_{neta}$ = $\frac{W_{neto}}{t}$

$f_r$ = $\mu$ $\cdot$ N = $\mu$ $\cdot$ m $\cdot$ g $\cdot$ $\cos\theta$

Glosario (13)

trabajo de fricción

trabajo neto

potencia de fricción

potencia neta

locomotora

coeficiente de rozamiento

plano inclinado

energía cinética

material desconocido

mecanismo experimental

tren de hielo

Cevallos

Riobamba

Temas y conceptos clave

Trabajo de fricciónTrabajo netoPotencia mecánicaPlano inclinadoCoeficiente de rozamientoEnergía cinéticatrabajo de friccióntrabajo netopotencia de fricciónpotencia netalocomotoracoeficiente de rozamientoplano inclinadovelocidad variablematerial desconocidomecanismo experimental

Fuentes y referencias

https://n9.cl/brOxn

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Ejercicio 4 (cont.): Coeficiente de rozamiento material desconocido - tabla de datos y tabla de coeficientes

📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 2098 caracteres

Leo el siguiente planteamiento y realizo las actividades a continuación:

Un destino turístico delm país es el famoso tren de hielo, ubicado en la ciudad andina de Riobamba, sierra central del Ecuador. La ruta se inicia en la capital de tungurahua, continúa por Cevallos, cantón de esa provincia, avanza por la parroquia Urbina, de Chimborazo, y retorna a Ambato. Se va analizar la potencia requerida por el famoso tren en un tramo de ascenso por Cevallos.

En un tramo del sendero hacia Cevallos, que tiene una longitud de 420 metros con una pendiente con ángulo de inclinación de 2 grados, el maquinista decide aumentar la rapidez en el ascenso de 30 km/h a 45 km/h. Si se toma en cuenta que el tren está al 70% de capacidad de pasajeros, es decir, un total de 850 toneladas, y que en los rieles existe un coeficiente de fricción de 0,02.

Fuente: https://n9.cl/brOxn

a) Determino el trabajo de las fuerzas resistivas (fricción).

b) Determino el trabajo neto.

c) Determino la potencia desarrollada por la fuerza de fricción.

d) Determino la potencia neta desarrollada por la locomotora.

e) Determino en un trayecto recto de 200 metros, cuando asciende de velocidad de 20 km/h a 60 km/h con el mismo coeficiente de rozamiento.

Leo el siguiente problema y realizo las actividades a continuación:

Un estudiante de colegio encuentra en el patio de la institución un retazo de lo que parece ser una pieza de rugosidad extraña, y con ganas de saber de qué material se trata, se lo lleva a su profesora de Física, quien al ver el pedazo del objeto decide determinar el coeficiente de rozamiento y con base en la tabla de coeficientes conocer el posible material del cual está hecho.

Al realizarlas mediciones se conoce que tiene de longitud 1 metro, aproximadamente. La profesora de la institución decide montar un mecanismo como el que aparece en la figura, donde el único tramo que será tomado como “no liso” es el tramo BC, correspondiente al objeto de material desconocido. La tabla mostrada a continuación permite visualizar los datos del mecanismo conocido.

Texto de Física | 46,

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