Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 2
EJEMPLO 2-8 Requerimientos de potencia de un automóvil
para subir una cuesta
Considere un automóvil de 1 200 kg a una velocidad constante de 90 km/h
sobre una carretera plana que después empieza a subir por una cuesta de 30º
con respecto a la horizontal (Fig. 2-37). Si la velocidad del automóvil debe
permanecer constante durante la subida, determine la potencia adicional que
debe suministrar el motor.
Solución Un automóvil que subirá por una cuesta debe mantener una velocidad
constante. Se determinará la potencia adicional requerida.
Análisis La potencia adicional es el trabajo requerido por unidad de tiempo
para que el automóvil logre ascender, lo cual es igual al cambio de energía
potencial del automóvil por unidad de tiempo:
#
W g mg ¢ z >¢ t mg V vertical
11 200 kg 219.81 m >s 2 2190 km >h 21sen 30° 2a 1 m >s 1 kJ >kg
ba
3.6 km >h 1 000 m 2 >s b 2
147 kJ >s 147 kW 1o 197 hp 2
Motor
Elevador
FIGURA 2-36
La energía transferida a un cuerpo mientras
es elevado es igual al cambio en su
energía potencial.
Comentario Si se requiere que el automóvil mantenga su velocidad, observe
que el motor del automóvil tendrá que producir casi 200 hp de potencia adicional
mientras sube la cuesta.
90 km/h
m = 1 200 kg
EJEMPLO 2-9 Potencia que requiere un automóvil para acelerar
Determine la potencia requerida para acelerar un auto de 900 kg (Fig. 2-38)
desde el reposo hasta una velocidad de 80 km/h en 20 s sobre una carretera
plana.
Solución Se determinará la potencia requerida para acelerar un automóvil
hasta una velocidad especificada.
Análisis El trabajo necesario para acelerar un cuerpo es el cambio de energía
cinética de éste,
2
W a 1 2m 1V 2 2 V 2 12 1 80 000 m
2 1900 kg2 ca
3 600 s b
222 kJ
La potencia media se determina a partir de
#
W a W a 222 kJ
11.1 kW
¢ t 20 s
1 kJ>kg
0 2 da
1 000 m 2 >s b 2
1o bien 14.9 hp2
Comentario Esto es adicional a la potencia requerida para vencer la fricción,
la resistencia de rodamiento y otras imperfecciones.
30°
FIGURA 2-37
Esquema para el ejemplo 2-8.
0 80 km/h
Formas no mecánicas del trabajo
La sección 2-5 representa una cobertura bastante completa de las formas
mecánicas del trabajo, excepto del trabajo a través de la frontera móvil, el
cual se trata en el capítulo 4. Sin embargo, algunos modos de trabajo encontrados
en la práctica son de naturaleza no mecánica, pero pueden tratarse de
manera similar si se identifica una fuerza generalizada F que actúa en direc-
FIGURA 2-38
Esquema para el ejemplo 2-9.
m = 900 kg