TERMODINÁMICA

CLASE S03

1.3. Formas

mecánicas del

trabajo. Formas

no mecánicas

del trabajo

3

(2)

Plataforma docente

S03, lectura páginas

65-70 : Problemas:

Páginas99-100:

2.29, 2.33, 2.34,

2.35 2.36, 2.37,

2.38, 2.39.

Identifica

formas

mecánicas y

efectúa

cálculos en

problemas

Definir diferentes formas de trabajo mecánico

Aplicar definiciones para calcular trabajos

mecánicos en sus diferentes formas.

OBJETIVOS

FORMAS MECÁNICAS DEL TRABAJO

TRABAJO DE FLECHA

F es la fuerza (N)

r es el radio (m)

T=F.r es el par de torsión (N.m)

𝑛 es el número de revoluciones

𝑛 es el número de revoluciones por segundo

TRABAJO DE RESORTE

𝑊𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟𝑡𝑒= 𝐹. 𝑑𝑥𝑥2𝑥1

𝑊𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟𝑡𝑒= 𝑘𝑥. 𝑑𝑥𝑥2𝑥1

𝑊𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟𝑡𝑒= 𝑘 𝑥. 𝑑𝑥𝑥2𝑥1

𝑊𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟𝑡𝑒= k .𝑥2

2

𝑥2𝑥1

𝑊𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟𝑡𝑒= k .𝑥2

2

2−

𝑥12

2

K es la constante elástica (N/m)

x es la deformación (m)

𝑥2 es la deformación final (m)

𝑥1 es la deformación inicial (m)

TRABAJO SOBRE BARRAS SÓLIDAS

𝜎𝑛 , es el esfuerzo normal aplicado donde F es la

fuerza y A es el Área de la sección transversal

𝜎𝑛 =𝐹

𝐴

𝑊𝑒𝑙á𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜= 𝜎𝑛.A. 𝜟x (kJ)

𝑊𝑒𝑙á𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜= 𝜎𝑛.A. (𝑥2-𝑥1) (kJ)

𝜟x es la deformación por dilatación o compresión

TRABAJO RELACIONADO CON EL

ESTIRAMIENTO DE UNA PELÍCULA LÍQUIDA

𝝈𝒔 es el coeficiente de tensión superficial (N/m)

El 2 significa que mientras se estira la película

Hay dos contactos que se oponen al estiramiento

𝑊𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙= 𝝈𝒔. 2𝑏. 𝑑𝑥𝑥2𝑥1

𝑊𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙= 𝝈𝒔. 2𝑏 𝑑𝑥𝑥2𝑥1

𝑊𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙= 𝝈𝒔. 2𝑏. (𝑥2−𝑥1)

𝑊𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙= 𝝈𝒔. 2𝑏.𝜟x (kJ)

TRABAJO HECHO PARA ELEVAR O

ACELERAR UN CUERPO

PROBLEMAS

2-29 Calcule la energía requerida para acelerar un automóvil de 800 kg, desde el

reposo hasta 100 km/h, en un camino horizontal. Respuesta: 309 kJ

2-33E .Una burbuja esférica de jabón con una tensión superficial de 0.005 lbf/ft se

está expandiendo desde un diámetro de 0.5 in hasta un diámetro de 2.0 in. ¿Cuánto

trabajo en Btu se necesita para expandir esta burbuja? Respuesta: 2.11 × 10–6 Btu

2-35E .Un resorte cuya constante es 200 lbf/pulg tiene al principio una fuerza de 100

lbf actuando sobre él. Calcule el trabajo, en Btu, necesario para comprimirlo 1 pulgada

adicional.

2-36 ¿Cuánto trabajo, en kJ, puede producir un resorte cuya constante de

resorte es 3 kN/cm después de haberse comprimido 3 cm de su longitud sin

carga?

2-37. Un elevador para esquiadores tiene una longitud de trayectoria de una vía de 1

km, y una elevación vertical de 200 m. Las sillas están espaciadas 20 m entre sí, y

cada silla puede admitir tres personas. El elevador está operando a una velocidad

uniforme de 10 km/h. Despreciando la fricción y la resistencia del aire y suponiendo

que la masa promedio de cada silla cargada es 250 kg, determine la potencia

necesaria para operar este elevador. También estime la potencia necesaria para

acelerar este elevador en 5 s a su rapidez de operación cuando se echa a andar por

primera vez.

2-38 Determine la potencia necesaria para que un automóvil de 1 150 kg suba por un

camino ascendente de 100 m de longitud con una pendiente de 30° (con respecto a la

horizontal) en 12 s, a) a velocidad constante, b) desde el reposo hasta una velocidad

final de 30 m/s y c) de 35 m/s a una velocidad final de 5 m/s. Ignore el rozamiento, la

resistencia del aire y la resistencia al rodaje. Respuestas: a) 47.0 kW, b) 90.1 kW,

c) 10.5 kW

2-39 Un automóvil de 1 200 kg dañado está siendo remolcado por un camión.

Despreciando la fricción, la resistencia del aire y la resistencia al rodado, determine la

potencia adicional necesaria a) para velocidad constante en un camino a nivel, b) para

velocidad constante de 50 km/h en un camino ascendente con inclinación de 30°

respecto a la horizontal y c) para acelerar en un camino a nivel desde reposo hasta 90

km/h en 12 s. Respuestas: a) 0, b) 81.7 kW, c) 31.3 kW

FACTORES DE CONVERSIÓN

FACTORES DE CONVERSIÓN