Jordy preguntado en Ciencias y matemáticasFísica · hace 6 años

¿Ayuda con preguntas de física.?

Hola, necesito ayuda con unas preguntas de física:

Cuando sobre un cuerpo se realiza un trabajo, su energía interna: *Aumenta *Su temperatura no cambia *altera *no altera

Cuando un cuerpo realiza un trabajo, su energía interna:

*Aumenta *Su temperatura disminuye

*Disminuye *Su temperatura no cambia

b) Dé un ejemplo de fuerza que actúa sobre un cuerpo en movimiento sin hacer trabajo.

c) Un hombre sube escalera y baja después. ¿Que trabajo han hecho los músculos del hombre?

d) Qué quiere decir que un motor tiene una Potencia de 4kw.

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  • hace 6 años
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    Jordy:

    a) Si consideramos al cuerpo un sistema cerrado al que NO le aportamos calor ni el sistema lo entrega al medio (no hay intercambio de calor), el trabajo externo que se realiza sobre el cuerpo aumenta su energía interna. Como consecuencia se produce un aumento de su temperatura.

    Si el trabajo lo realiza el cuerpo sobre el medio externo, ese trabajo se considera negativo, entonces debe disminuir su energía interna y con ello la temperatura.

    1er principio de la termodinámica => Q = ΔU + W

    Q = flujo de calor → por hipótesis es nulo (o se hubiese mencionado en la pregunta)

    U = energía interna, ΔU su variación

    W = trabajo.

    a1) W < 0 → cuando el trabajo lo hace el medio sobre el sistema es trabajo negativo.

    Un ejemplo es un compresor: externamente una fuerza empuja un pistón y comprime la cámara (adentro está el sistema). Si las paredes son adiabáticas, no hay flujo de calor hacia adentro o afuera, entonces Q=0, y del 1er principio:

    0 = ΔU + W => ΔU = -W

    Como W en este caso es negativo el signo menos lo hace positivo y significa que la energía interna aumenta. Dicho de otra forma, la fuerza externa sobre el pistón desarrolla un trabajo que aporta energía al mismo y esa energía se manifiesta pr aumento de la energía interna que se manifiesta en el aumento de la temperatura.

    a2) W > 0 → el cuerpo que es el sistema, realiza trabajo sobre el medio, entonces, como no hay fuga de calor, lo hace a expensas de la reducción de la energía interna. En este caso

    ΔU = - W, como W es positivo el signo menos lo invierte y se reduce la energía interna y con ello la temperatura del sistema.

    Es el caso de una expansión de un gas dentro de un cilindro adiabático, baja la U, baja T y esa disminución de energía permite que realice trabajo sobre el medio ambiente.

    b) Si se ata una cuerda a una piedra y se hace mover circularmente (por ejemplo mediante un eje vertical y que gire en un plano horizontal) la fuerza en la cuerda es la tensión que evita que la piedra se dispare tangencialmente, es una fuerza centrípeta (hacia el centro), y por ello es perpendicular a la trayectoria de la piedra en todo momento.

    Esta fuerza NO realiza trabajo sobre la piedra, porque esta última se desplaza perpendicularmente a la fuerza y el trabajo es:

    W = F d cos α , siendo α el ángulo entre la fuerza (que es la tensión en la cuerda) y d el desplazamiento perpendicular a la cuerda (y a F) (en este caso debería tomarse un d pequeño, pero eso extendido a toda la vuelta en ningún momento genera trabajo).

    c) El trabajo neto es cero.

    Cuando sube:

    Deben hace fuerza hacia arriba para subir su masa, el desplazamiento y la fuerza tienen igual dirección y sentido, entonces da trabajo positivo Ws = F . h (fuerza por al altura, que es el desplazamiento hacia arriba).

    Cuando baja:

    La fuerza la hace la gravedad, es el peso, el hombre "se deja caer" pero para no acelerarse usa una fuerza igual al peso en módulo pero hacia arriba, entonces esta fuerza F de igual módulo que el peso se opone al desplazamiento de magnitud h, pero signo contrario, el trabajo es negativo y vale:

    Wd (de descenso) = F .(-h) = - F h = - Ws (de subida)

    Luego => Wt = trabajo total = Ws + Wd = 0

    d) Quiere decir que puede realizar ciserta cantidad de trabajo por unidad de tiempo y en este caso es

    P = 4 kJ / s => a cada segundo puede realizar un trabajo de 4 kiloJoule.

    Saludos!

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