Secundaria Trabajo y energia

[heyo]

[FONT=Verdana]Hola [/FONT]
[FONT=Verdana] [/FONT]
[FONT=Verdana]Necesito ayuda con este problema[/FONT]
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[FONT=Verdana]Una grúa de un puerto levanta un contenedor de 3000kg hasta una altura de 30m, lo lleva oscilando sobre la cubierta de un buque de carga y finalmente lo deposita en la bodega que está 8m por debajo del nivel del suelo del puerto. ¿Cuánto trabajo ha realizado la grúa? (Despreciar las pérdidas por rozamiento).[/FONT]

[_FoX_]

Re: Trabajo y energia

[FONT=Verdana]Hola [/FONT]

[FONT=Verdana]Necesito ayuda con este problema[/FONT]

[FONT=Verdana]Una grúa de un puerto levanta un contenedor de 3000kg hasta una altura de 30m, lo lleva oscilando sobre la cubierta de un buque de carga y finalmente lo deposita en la bodega que está 8m por debajo del nivel del suelo del puerto. ¿Cuánto trabajo ha realizado la grúa? (Despreciar las pérdidas por rozamiento).[/FONT]

Hola, el trabajo es,

$$W=F\cdot d=mg\cdot d.$$

Como el desplazamiento neto fue de $8m$,

$$W=3000kg\cdot 10\frac{m}{s^2}\cdot -8m = -240000(J).$$

Supongo que así se resuelve, ya que al bajar, se está haciendo trabajo en sentido contrario al primero.

[heyo]

Re: Trabajo y energia

Gracias _FoX_, pero tengo una duda, tomo entonces como positivo mi altura y no como negativa, estaba pensando en que tenia que ser negativa por que baja, pero igual y me equivoco.

Muchas gracias por tu tiempo.Gracias.

[_FoX_]

Re: Trabajo y energia

Gracias _FoX_, pero tengo una duda, tomo entonces como positivo mi altura y no como negativa, estaba pensando en que tenia que ser negativa por que baja, pero igual y me equivoco.

Muchas gracias por tu tiempo.Gracias.

Bueno, sin importar qué convencionalidad usemos, por ejemplo que el suelo esté a una altura de 100 metros o que esté a una altura de 5 metros. O que la posición sea negativa hacia arriba, lo único que importa es la diferencia de alturas, eso determinará el trabajo neto que hemos realizado.

Por ejemplo, yo me ubico a 100 metros de altura, y bajo un objeto 2 metros hacia abajo, es decir, al metro 98 de altura, la magnitud del trabajo que yo realize, será igual al peso del objeto, multiplicado por el dezcplazamiento, que en este caso son 2 metros.

Hay que entender que la física es mucho más profunda que la matemática, ya que está sujeta convencionalidades, como lo puedes leer en mi artículo reciente aquí.

Saludos

[heyo]

Re: Trabajo y energia

Ohhh, muchas gracias, he de poner más atención a la física.

De nuevo muchas gracias, leí tu articulo y me gusto, ahora tendré una mente un poco más abierta, soy lento para compreder.

Hasta luego.

[ener]

Re: Trabajo y energia

Disculpen que me meta un poco.

En la solución que dieron arriba, tomaron en cuenta 8 metros de desplazamiento, pero yo creo que está equivocado.

El problema dice que levanta del suelo 30 metros. Entonces hay que contabilizar el trabajo que lleva levantar ese peso 30 metros.
Luego la grúa hace bajar el peso 38 metros.

Pero ahora yo me preguntaría: ¿Qué es lo que queremos saber? creo que no lo aclara por completo el planteamiento.
Una posibilidad es que queramos saber cuánto trabajo neto se utilizó en el cambio de posición de ese peso. Es decir, cuánto varío la energía potencial de ese peso en su cambio de posición.

La segunda posibilidad que se me ocurre es que queramos saber cuánta energía utilizó efectivamente la grúa en hacer esa operación.

En cuanto a la primera posibilidad, pienso que la solución tiene que ser negativa, ya que cuando hacemos bajar el peso, [teóricamente] podríamos obtener energía del proceso. Entonces, el balance general puede decirse que es ganancia de energía en lugar de gasto.

En cuanto a la segunda posibilidad, tendríamos que calcular la energía empleada en levantar el peso 30 metros, y luego tendríamos que calcular la energía empleada por la grúa para bajar 38 metros.
En la primera parte (calcular la energía empleada en la subida del peso), arriba se usó una fórmula que utiliza la aceleración de la gravedad (10 m/s^2) y el peso del objeto. Podría ser correcta, pero tengo la impresión (mas bien la certeza) que el error que nos dejaría utilizar esa fórmula, al menos sobrepasaría las 10 veces su valor, o quizá más.
En la segunda parte, en la bajada de los 38 metros, no tenemos dato alguno sobre la grúa. El concepto de que hace fuerza al contrario equivalente al peso me parece errónea, ya que esa fuerza es simplemente sostenida por el brazo de la grúa sin gasto de energía. Sería un difícil cálculo de la energía que gasta el motor de la grúa al hacer bajar lentamente el peso, sumado a la energía que gasta el freno de la grúa. Creo que el cálculo de esa energía puede obtenerse casi solamente con métodos experimentales.

Pero resumiendo, me parece un problema sin sentido ni utilidad alguna, y creo que sería mejor plantear estos problemas indicando que se quiere obtener la energía potencial teórica, y no meter grúas en medio. (Me disculpo por meterme en donde no me llaman, es que estaba en un momento en el que no hay otra cosa que hacer.. jeje)

[_FoX_]

Re: Trabajo y energia

En cuanto a la primera posibilidad, pienso que la solución tiene que ser negativa, ya que cuando hacemos bajar el peso, [teóricamente] podríamos obtener energía del proceso. Entonces, el balance general puede decirse que es ganancia de energía en lugar de gasto.

No estamos hablando de gastos o no, estamos hablando del trabajo que se realiza por la grúa sobre el cuerpo. Por eso se puede hablar de trabajo neto. Tú puedes gastar mucha energía empujando una pared, si no la mueves, sin importar la fuerza que hagas, no harás trabajo sobre ella.

Ahora si tuviéramos el caso inverso, sin gasto de energía pero con un trabajo neto. Por ejemplo, si en el vacío, realizamos cualquier traslación, cosa que la energía cinética del objeto inicial sea igual a la final, no habremos tenido ningún gasto de energía, pero el objeto si se habrá desplazado y por lo tanto si habrá trabajo.

Trabajo se define como la efectividad o resultado de una fuerza.

El trabajo es negativo, siempre y cuando se oponga al movimiento del objeto, y tienes razón en decir que el trabajo es el mismo valor que yo dí, pero con el signo negativo (se me fue ese detalle ), ya que para bajar a un objeto, la fuerza de gravedad es la que ejerce un trabajo positivo, y la grúa un trabajo negativo.

Ahora, si hablásemos de energía potencial, estamos de acuerdo en que ella disminuiría, ya que tenemos, por la ley de la conservación de la energía,

$$T=\Delta K=-\Delta U.$$

Saludos.

[ener]

Re: Trabajo y energia

Efectivamente me hice una confusión en el término "trabajo", y te agradezco por sacarme de esa confusión.

Si me tienes paciencia, y para redondear el tema, una pregunta adicional: La grúa no solamente subió el objeto y luego lo bajó, sino que lo movió horizontalmente desde donde estaba hasta el barco (que no puede estar en la misma línea vertical). En cuanto a ese movimiento del objeto, ¿hubo trabajo? (sin tomar en cuenta el rozamiento del aire). Si lo hubo, ¿cómo se sabe cuánto?

[_FoX_]

Re: Trabajo y energia

Efectivamente me hice una confusión en el término "trabajo", y te agradezco por sacarme de esa confusión.

Si me tienes paciencia, y para redondear el tema, una pregunta adicional: La grúa no solamente subió el objeto y luego lo bajó, sino que lo movió horizontalmente desde donde estaba hasta el barco (que no puede estar en la misma línea vertical). En cuanto a ese movimiento del objeto, ¿hubo trabajo? (sin tomar en cuenta el rozamiento del aire). Si lo hubo, ¿cómo se sabe cuánto?

Te faltan datos para eso .