Una sandía de 4.80 kg se deja caer del reposo desde la azotea de un edificio de 25.0 m y no experimenta una resistencia significativa del aire. a) Calcule el trabajo realizado por la gravedad sobre la sandía durante su desplazamiento desde la azotea hasta el suelo. b) Justo antes de estrellarse contra el suelo, ¿cuáles son i. la energía cinética y ii. la rapidez de la sandía? c) ¿Cuál de las respuestas en los incisos a) y b) sería diferente si hubiera una resistencia considerable del aire?
Respuestas a la pregunta
a) El trabajo realizado por la gravedad sobre la sandía durante su desplazamiento 1176 Joules.
b)Justo antes de estrellarse contra el suelo, la energía cinética y la rapidez de la sandía son : Vf= 22.13 m/seg y Ec = 1176 Joules
Si hubiera una resistencia considerable del aire, el trabajo no es igual a la energía cinética.
El trabajo realizado por la gravedad y la energía cinética y la velocidad justo antes de estrellarse contra el suelo se calcula de la siguiente manera :
m= 4.80 Kg
h = 25 m
a ) W gravedad =?
b) Ec=? Vf=?
Si no hubiera resistencia del aire
a) W = Peso * h
W = m* g * h * Cos 0º
W = 4.80 Kg * 9.8 m/seg2 * 25 m * 1
W = 1176 Joules
b) Vf² = 2*h*g
Vf² = 2* 25m * 9.8m/seg2
Vf²= 490 m²/seg²
Vf = √490 m²/seg²
Vf= 22.13 m/seg
Ec = m* Vf²/2 = 4.80 Kg * 490m²/seg²/2
Ec = 1176 Joules
El trabajo realizado por la gravedad sobre la sandía durante su desplazamiento es de W =1176 J
La velocidad justo antes de estrellarse es de Vf = 22.13m/s
El valor de la energía cinética antes de impactar con el suelo es Ec = 1176.4 J
¿Qué es la caída libre?
La caída libre es el movimiento que parte de que un cuerpo se deja caer de forma libre, sin imprimir fuerzas, es decir, parte del reposo verticalmente hacia abajo, acelerado por la gravedad.
Definimos caída libre ya que para determinar la velocidad usaremos sus ecuaciones, tal es el caso de la velocidad justo antes de impactar
Vf² = Vo² + 2gh
Vf =√2gh ya Vo =0m/s
Vf = √2*9.8m/s²*25m
Vf = 22.13m/s
¿Qué es el trabajo mecánico?
El trabajo mecánico se define como la relación que hay entre la aplicación de una fuerza por un determinado desplazamiento, esta relación se iguala a la variación de energía mecánica en el estudio de la dinámica y cinemática de cuerpos, y su ecuación es:
W = Fd Cos∅
La fuerza de gravedad es el peso del objeto o cuerpo
W = mgd
W = 4.80kg*9.8m/s²*25m
W =1176 J
¿Qué es la energía mecánica?
La energía mecánica se define como la capacidad que tiene un cuerpo o un sistema para producir un trabajo que puede ser manifestado en forma de movimiento, luz , calor o cualquier interacción física que realiza cambios en un sistema.
Mediante el análisis de caída libre determinar la energía cinética
Ec = 0.5mV²
Ec = 0.5*4.8kg (22.13m/s)²
Ec = 1176.4 J
Aprende más sobre trabajo, energía mecánica y caída libre en:
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