109. Problema 2 de TEOREMA DEL TRABAJO Y LA ENERGÍA CINÉTICA
Curso de Física para el grado 4° de Educación Secundaria Obligatoria (ESO) en España.
Clase No. 109: Problema 2 de Teorema del Trabajo y la Energía Cinética.
Tema: Energía y Trabajo.
Video producido por Julioprofe en asociación con el proyecto educativo CIBERMATEX (http://cibermatex.net).

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 En ese problema nos dan los siguientes datos. Tenemos la masa del coche que son 950 kilogramos, tenemos la energía que consume el motor, es decir, la energía que se le suministra, que son 497.020 J para que el vehículo pase de 60 km por hora a 95 km por hora. Entonces nos pregunta el problema, cuál es el rendimiento del motor. Esa será entonces la pregunta, ¿sí? ¿Cuál es el rendimiento de ese motor? Entonces vamos a hacer lo siguiente, vamos a utilizar el teorema del trabajo y la energía cinética. Recordemos que el trabajo neto realizado sobre un cuerpo es igual al cambio en su energía cinética. Recordemos entonces que cambio en la energía cinética es igual a la energía cinética final menos la energía cinética inicial. La energía cinética final es igual a un medio de la masa por la velocidad final al cuadrado. Y la energía cinética inicial es un medio de la masa por la velocidad inicial al cuadrado. De allí podemos sacar factor común un medio de M. Y eso es factor común de velocidad final al cuadrado menos velocidad inicial al cuadrado. Entonces allí ya podríamos reemplazar los datos que tenemos, la masa que es 950 kilogramos, pero debemos tener la precaución de que las velocidades se encuentran en kilómetros por hora y a esta expresión deben entrar en metros sobre segundos. Entonces vamos a hacer la conversión de kilómetros por hora a metros sobre segundo. Veamos cuál es el factor de conversión para hacer ese cambio de una manera más ágil. Entonces tenemos lo siguiente, para pasar de kilómetros a metros, decimos que un kilómetro tiene mil metros. Y para pasar de horas a segundos, decimos que una hora tiene 3.600 segundos. Por lo tanto, aquí cancelaríamos kilómetros con kilómetros y también horas con horas. Nos queda mil sobre 3.600. Entonces simplemente hacemos la siguiente cuenta. Al dato que nos dan en kilómetros por hora, el dato de la velocidad lo multiplicamos por mil y lo dividimos por 3.600. Entonces 60 por mil y dividido eso entre 3.600 nos da 16.67 metros sobre segundos. Las unidades que queremos obtener. Esta operación la hacemos en la calculadora. De igual forma, tomamos 95 multiplicamos por mil y dividimos por 3.600 y eso nos da 26.39 metros sobre segundos. Entonces ya tenemos las velocidades convertidas a metros sobre segundos. Listas para que podamos ingresar esos datos a la expresión que tenemos por acá. Vamos a seguirlo por aquí. Tenemos que trabajo neto es igual a 1 medio de la masa del vehículo que son 950 kilogramos. Y esto por la velocidad final que es 26.39 al cuadrado menos la velocidad inicial que es 16.67 al cuadrado. Cerramos por aquí. Hacemos toda esta cuenta en la calculadora y eso nos da el siguiente resultado. 198.808 julios o joules que recordemos es la unidad de trabajo. Esto es lo que se conoce como trabajo útil. Es decir, el motor del vehículo recibe 497.020 joules de energía. Esa energía el motor la consume y la transforma en 198.808 joules. Que es lo que finalmente se traduce en un incremento de la velocidad. El resto de la energía se disipa en otras formas de energía. Entonces vamos a calcular el rendimiento del vehículo. Rendimiento se calcula de la siguiente manera. Es el cociente entre el trabajo útil y la energía suministrada. Entonces estos dos datos ya los tenemos. El trabajo útil nos dio 198.808 julios o joules. Todo eso sobre la energía suministrada que son 497.020 joules. Aquí tenemos que las unidades de energía o de trabajo se nos van. Julio se cancela y entonces podemos realizar esa división en calculadora. Esa división nos da 0.4. Este valor lo multiplicamos por 100 para expresarlo en porcentaje. El rendimiento de una máquina, en este caso de un motor, se expresa en porcentaje. Entonces si multiplicamos este número por 100 nos queda 40. Y colocamos el símbolo de porcentaje. Este es entonces el rendimiento del motor de ese coche. ¡Suscribete!
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