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Esmeraldas - Ecuador UNIVERSIDAD TECNICA “LUIS VARGAS TORRES” DE ESMERALDAS FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGIAS ING. PAUL VISCAINO VALENCIA DOCENTE CARRERA DE INGENIERIA MECANICA

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Page 1: ING. PAUL VISCAINO VALENCIA DOCENTE Esmeraldas - Ecuador€¦ · El bloque de 10 kg descansa sobre el plano inclinado. Si el resorte originalmente está alargado 0.5 m, determine

Esmeraldas - Ecuador

UNIVERSIDAD TECNICA “LUIS VARGAS TORRES”

DE ESMERALDAS

FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGIAS

ING. PAUL VISCAINO VALENCIA

DOCENTE

CARRERA DE INGENIERIA MECANICA

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Ing. Paúl Viscaino

Valencia

El estudiante analiza el movimiento acelerado de una partícula por medio de

la segunda ley de Newton y el principio de trabajo y energía, para resolver

problemas que implican la conservación de la energía.

RESULTADO DE APRENDIZAJE

Desarrollar el principio de trabajo y energía, y aplicarlo para resolver

problemas que implican fuerzas, velocidad y desplazamiento.

OBJETIVO DEL TEMA

METODOLOGIA

Interactiva. Se realizará diálogo entre el docente y los estudiantes para

alcanzar el objetivo planteado.

Carrera de Ingeniería Mecánica – Dinámica de los Cuerpos

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Ing. Paúl Viscaino

Valencia

Carrera de Ingeniería Mecánica – Dinámica de los Cuerpos

Una fuerza F realizará trabajo en una partícula sólo cuando ésta sufra

un desplazamiento en la dirección de la fuerza, entonces el trabajo

realizado por ésta fuerza es una cantidad escalar, definida por:

W= 𝑑𝑈 = 𝐹𝑐𝑜𝑠𝜃 ∗ 𝑑𝑠

W= 𝑑𝑈 = 𝐹 ∗ 𝑑𝑠

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Valencia

Carrera de Ingeniería Mecánica – Dinámica de los Cuerpos

W= 𝑑𝑈 = 𝐹𝑐𝑜𝑠𝜃 ∗ 𝑑𝑠 = 𝐹𝑐𝑜𝑠𝜃 (𝑠2 − 𝑠1)

W= 𝑑𝑈 = 𝐹 ∗ 𝑑𝑠 = 𝐹(𝑠2 − 𝑠1)

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Ing. Paúl Viscaino

Valencia

Carrera de Ingeniería Mecánica – Dinámica de los Cuerpos

Al ser una cantidad

escalar, el trabajo

tiene magnitud y

signo, pero no

dirección.

El joule (J) es la unidad de energía del SI, ya sea en forma mecánica

(trabajo, energía potencial, energía cinética) o en forma química,

eléctrica o térmica. Se debe señalar que aun cuando N * m = J, el

momento de una fuerza debe expresarse en N * m y no en Joules,

ya que el momento de una fuerza no es una forma de energía.

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Valencia

Carrera de Ingeniería Mecánica – Dinámica de los Cuerpos

Es la suma de los trabajos realizados por cada una de las fuerzas de

un sistema sobre un cuerpo.

Si la partícula en la que actúa una fuerza F sufre un desplazamiento finito

a lo largo de su trayectoria de S1 a S2, el trabajo realizado se determina

mediante integración siempre que F y θ puedan expresarse en función de

la posición:

𝑈1−2 𝑠1 =𝑠2 𝐹𝑐𝑜𝑠𝜃 𝑑𝑠

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𝑈1−2 𝑠1 =𝑠2 𝐹𝑐𝑜𝑠𝜃 𝑑𝑠

El área bajo la curva limitada por S1 y S2

representa el trabajo total

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Valencia

Carrera de Ingeniería Mecánica – Dinámica de los Cuerpos

El trabajo de una partícula es

independiente de la trayectoria del

desnivel en la que se mueve de manera

ascendente o descendente y es igual a

la magnitud del peso de la partícula por

el desplazamiento vertical:

𝑈1−2 = −𝑊 ∗ ∆𝑦 = 𝑊(𝑦2 − 𝑦1)

𝑈2−1 = 𝑊 ∗ ∆𝑦 = 𝑊(𝑦1 − 𝑦2)

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Valencia

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El trabajo realizado lo

representa el área

trapezoidal bajo la

línea o pendiente.

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Carrera de Ingeniería Mecánica – Dinámica de los Cuerpos

El bloque de 10 kg descansa sobre el plano inclinado. Si el resorte

originalmente está alargado 0.5 m, determine el trabajo total

realizado por todas las fuerzas que actúan en el bloque cuando una

fuerza horizontal P = 400 N lo empuja cuesta arriba s = 200 m.

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UNIVERSIDAD TECNICA “LUIS VARGAS TORRES”

DE ESMERALDAS

FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGIAS

CARRERA DE INGENIERIA MECANICA

Esmeraldas - Ecuador

ING. PAUL VISCAINO VALENCIA

DOCENTE

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Trabajo de la fuerza

tangencial

Variación de energía

cinética

𝑠1

𝑠2

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Carrera de Ingeniería Mecánica – Dinámica de los Cuerpos

Establece: “el trabajo de la fuerza F es igual al cambio de la

energía cinética de la partícula”.

Se escribe:

Así, la energía cinética de una partícula en s2 puede obtenerse

agregando a su energía cinética en s1 el trabajo realizado durante

el desplazamiento de s1 a s2 que lleva a cabo la fuerza F ejercida

sobre la partícula.

𝑑𝑈 = 𝑇2 − 𝑇1

La energía cinética es una cantidad escalar y siempre es positiva

independientemente de la dirección de movimiento de la partícula.

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El muchacho de 40 kg se desliza cuesta abajo del tobogán acuático.

Si parte del punto de reposo en A, determine su rapidez cuando

llega al punto B y la reacción normal que el tobogán ejerce en esta

posición.

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Carrera de Ingeniería Mecánica – Dinámica de los Cuerpos

El muchacho de 40 kg se desliza cuesta abajo del tobogán acuático.

Si parte del punto de reposo en A, determine su rapidez cuando

llega al punto B y la reacción normal que el tobogán ejerce en esta

posición.

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El bloque de 6 lb se suelta del punto de reposo en el punto A y se

desliza hacia abajo de la superficie parabólica lisa. Determine la

compresión máxima del resorte.

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El vagón del tren tiene una masa de 10 Mg y viaja a 5 m/s cuando

alcanza el punto A. Si la resistencia a la rodadura es 1/100 del peso

del vagón del tren, determine la compresión de cada resorte cuando

el vagón se impacta con el sistema de resorte y placa.

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El bloque de 25 lb tiene una velocidad inicial de 10 pies/s cuando

está a medio camino entre el muelle A y B. Después de golpear el

muelle B, rebota y se desplaza a través del plano horizontal hacia el

muelle A. Si el coeficiente de fricción cinética entre el plano y el

bloque es 0.4, determine la distancia total recorrida por el bloque

antes de que se detenga.

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Carrera de Ingeniería Mecánica – Dinámica de los Cuerpos

El collarín tiene una masa de 20 kg y se apoya en la barra lisa. Los

resortes adjuntos no están deformados cuando d = 0.5m. Determinar

la velocidad del collarín después de que la fuerza aplicada F = 100 N

hace que se desplace de manera que d = 0.3 m. Cuando d = 0.5 m

el collarín está en reposo.