97976018 Guia Trabajo y Energia

7/22/2019 97976018 Guia Trabajo y Energia

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GUA TRABAJO Y ENERGAAsignatura: Fsica GeneralProfesor Hctor Jaime FuenzalidaNombre:_______________________________________________________________________________

__1. Determine las tensiones en los cables que confluyen a la masa m/2, si el hombre de masa m, que

est parado sobre una bscula, tira del cable vertical de manera que la bscula marca mg/4.

2. El nio en el tobogn baja con rapidez constante por la ladera de la montaa nevada. Si esta

rapidez vale 20 m/s, determine, que distancia sube el nio por la otra ladera que tiene las mismas

caractersticas que la anterior.

3. Un libro est sobre una mesa que viaja en un tren que lleva una rapidez de 72 Km/h. Si elcoeficiente de roce entre el libro y la mesa es 0,4, cul es la distancia mnima en la cual se puede

detener el tren sin que el libro se deslice?

4. Un hombre empuja la masa M de 10 kg con una fuerza horizontal constante de modo que

asciende plano arriba con una rapidez constante de 2 m/s. Determinar el trabajo realizado por el

hombre hasta el extremo del plano.

5. Un cuerpo de masa m se mueve en el extremo de una cuerda de longitud L, que est fija en el

punto 0 como indica la figura. Calcular la tensin de la cuerda en el instante en que la energa

cintica ha alcanzado la mitad de su valor mximo.

6. Un muchacho de masa m est sentado sobre un montculo hemisfrico de nieve, tal como se

muestra en la figura. Si empieza a resbalar desde el reposo (suponiendo el hielo perfectamente liso),

en qu punto P deja el muchacho de tener contacto con el hielo?


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7. Una bola de 30[gr] de masa llega a golpear un bloque de madera con una rapidez de 300[m/s],

logrando introducirse en el bloque 12[cm]. Cul es la fuerza media ejercida por el bloque sobre la

bala?

8. Calcular el trabajo que debe realizar una fuerza para aumentar la rapidez con que se mueve un

cuerpo desde 2[m/s] hasta 6[m/s] en un recorrido de 10[m] si durante todo el camino acta una

fuerza de rozamiento constante igual a 2[N]. La masa del cuerpo es 1[kg].

9. Un cuerpo se desliza por una superficie horizontal, tirado por una fuerza de 200[N]. Si la masa

del cuerpo es de 35[Kg] y el coeficiente de roce entre la superficie y el cuerpo es de 0,2. Calcular

para cuando el cuerpo se haya movido 3[m] el trabajo realizado por:

a) la fuerza de 200[N] F

b) el peso del cuerpo

c) la fuerza normal 37

d) el roce

e) la fuerza neta

10. Una masa de 0.5[kg] puede deslizar por una superficie muy lisa, sujeta a un resorte de

k=200[N/m]. Inicialmente se estira 20[cm] desde su posicin de equilibrio y se suelta. Calcular:

a) La velocidad del cuerpo cuando pase nuevamente por la posicin de equilibrio.

b) Posicin para la cual la energa mecnica es mitad cintica y mitad potencial elstica.

11. Se deja resbalar un tejo por una superficie horizontal con una rapidez inicial de 20[m/s] y se

observa que el tejo se detiene despus de haber recorrido 6[m]. Calcular el trabajo realizado por el

roce. m = 0,5[Kg].

12. El cuerpo A de la figura tiene una masa de 0,5kg. Partiendo del reposo resbala 3m sobre un

plano muy liso, inclinado 45 sobre la horizontal, hasta que choca con el resorte M, cuyo extremo B

est fijo al final del plano. La constante del resorte es k=400N/m. Calcular su mxima deformacin.

13. Un bloque de masa M se suelta desde el punto A sobre el camino ABCD el cual se ve en la

figura. El cuerpo desliza chocando al final del camino con el resorte de constante k, al cual

comprime una distancia d desde su posicin de equilibrio, antes de quedar momentneamente en

reposo. Determine el coeficiente de roce cintico entre el bloque y la parte BCdel camino. R=1m

L=2m k=100N/m d=0,2 m, m=1kg

14. Un esquiador de 80kg de masa desliza pendiente abajo con rapidez constante de 12 m/s. Debido

al roce entre esqu y nieve, el esquiador se detiene en cierto punto del plano horizontal. Determinar

la distancia que alcanza a deslizar el esquiador en el plano horizontal antes de detenerse.


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15. Un hombre y un muchacho van corriendo. En esas condiciones la energa cintica del muchacho

es el doble de la energa cintica del hombre, a pesar de que la masa del muchacho es la mitad de la

masa del hombre. El hombre aumenta su velocidad en 1[m/s], entonces su energa cintica es igual

a la del muchacho. Cules eran las velocidades iniciales del hombre y del muchacho?

16. Determinar la mnima rapidez v0 que debe tener la masa m en B, para que logre entrar por la

abertura A.

17. Si m se suelta desde una altura H= 2R por la pista lisa recta seguida de un tramo circular.

Determinar el ngulo para el cual m se despega de la pista.

R

2R

18. Un bloque de 2 Kg, situado a una altura de 1 m, se desliza por una rampa curva y lisa, partiendo

del reposo. Al terminarse la rampa, el bloque resbala 6 m sobre una superficie horizontal rugosa

antes de llegar al reposo.

a) Cul es la velocidad del bloque en la parte inferior de la rampa?

b) Cul es el trabajo realizado por la fuerza de roce sobre el bloque?

c) Cunto vale el coeficiente de roce cintico entre el bloque y la superficie horizontal?

19. La fuerza que acta sobre una partcula vara, como muestra la figura.

a) Encuentre el trabajo hecho por la fuerza cuando la partcula se mueve de x = 0 [m] a x = 8 [m]

b) Encuentre el trabajo hecho por la fuerza cuando la partcula se mueve de x = 8 [m] a x = 10 [m]


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c) Encuentre el trabajo hecho por la fuerza cuando la partcula se mueve de x = 0 [m] a x = 10 [m].

20. La fuerza F se desplaza sobre la trayectoria mostrada (1-2-3). Su magnitud es de 12,0 N y sen

= 0,8 durante todo el movimiento. Determinar el trabajo total realizado porF, si d12 = 4 m y d23 = 3

m. 3

1 2

21. Un estudiante sostiene en su mano, a una altura h 1 del suelo, un cuerpo de masa M. Si luego

sube lentamente su mano, verticalmente hacia arriba hasta una altura h 2, con rapidez constante,

entonces el peso del cuerpo realiza un trabajo igual a:

22. Sobre una masa de 2 kg acta una fuerza neta tal que la posicin de la masa vara con el tiempo

de acuerdo con x(t) = 3t + 2t2 [m], con t en [s]. Determinar el trabajo realizado por la fuerza en el

intervalo 0 a 3 [s].

23. Una masa de 2,5 kg, inicialmente en reposo, es sometida a la accin de una fuerza neta de

direccin constante, pero cuya magnitud cambia como se indica en el grfico F(t). Determinar la

magnitud de la fuerza neta entre 0 y 4 [s]

24. Una bala de masa 30 [g], que se mova con 500 [m/s], impacta una muralla y penetra 12 [cm] en

ella. Determinar el trabajo que realiza la fuerza que opone el muro al movimiento de la bala, si se

supone que dicha fuerza es constante. Determinar la magnitud de la fuerza.

25. Un ascensor cargado tiene una masa de 3000 [kg] y asciende 80 [m] en 15 [s], con rapidez

constante. Determinar la potencia que debe desarrollar el motor del ascensor.

26. En una cada de agua de altura 40 [m] pasan 12 [m 3] de agua por segundo. Suponiendo que el

75% de la energa cintica que adquiere el agua en su cada se convierte en energa elctrica

(mediante un generador), determinar la potencia disponible. Un litro de agua tiene una masa de 1

[kg].

27. En un incendio una persona de masa 80 [kg] salta desde una ventana para caer en la red de

salvamento, situada a 10 [m] bajo la ventana. La red se deforma al recibir el cuerpo, hundindose en

0,90 [m], hasta detenerlo y luego el cuerpo se mueve hacia arriba. Determinar la energa potencial

que se almacena en la red en la situacin de mxima deformacin (se supone que no existe

disipacin de energa)


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28. Un automvil de 800 [kg] se mueve con una velocidad de magnitud constante, de 15 [m/s], y el

motor proporciona 10 [kW] para vencer el roce, la resistencia del aire, etc. Determinar la fuerza de

resistencia total que se opone al desplazamiento del vehculo. Determinar la potencia que debe

desarrollar el motor si quiere ascender una cuesta de pendiente 10%, con la misma rapidez.

29. Un paracaidista, de masa 70 [kg], cae con velocidad terminal constante de magnitud 10 [m/s],

en la ltima etapa de su movimiento. Determinar la energa potencial gravitatoria por unidad de

tiempo que est siendo disipada en el proceso.

30. El cuerpo de masa m = 5,0 [kg] se mueve sobre una superficie rugosa y empieza a comprimir un

resorte de constante elstica k = 4000 [N/m]. En ese instante su velocidad tiene magnitud 6,0 [m/s].

El resorte se comprime en 20 [cm] hasta que la masa se detiene (instantneamente). Posteriormente

el resorte recupera su largo original, impulsando a la masa. Determinar el trabajo total efectuado por

la fuerza de roce, mientras existe contacto con el resorte, y la magnitud de la velocidad con que m

se separa del resorte.

31. Un ascensor porteo funciona en una pendiente de inclinacin 30 y debe recorrer una distancia

de 350 [m] con velocidad 3,0 [m/s]. Se transportan 20 pasajeros de 70 [kg], promedio. La masa del

ascensor es 700 [kg]. Se desprecia el roce. Si el motor tiene n rendimiento de 90%, calcule la

potencia que debe desarrollar, en [kW].

32. El motor elctrico puede desarrollar una potencia de 2000 [W], sin considerar las prdidas. Por

roce y otras formas de disipacin, se aprovecha slo un 90,0% de esa potencia. Calcule la mxima

velocidad en [m/s] con que el motor puede subir a una masa m = 50 [kg].

33. El carrito (sin friccin) de una montaa rusa parte del punto A en la figura a la velocidad v 0.

Cul ser la velocidad del carrito a) en el punto B, b) en el punto C, c) en el punto D? Suponga que

el carrito puede ser considerado como una partcula y que siempre permanece sobre la va.


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34. En una atraccin de la feria se deja caer desde una altura de 20 m una vagoneta con cuatro

personas con una masa total de 400 kg. Si el rizo tiene un dimetro de 7 m y suponemos que no hay

rozamiento calcula:

a) La energa mecnica de la vagoneta en el punto A.

b) La energa cintica de la vagoneta en el punto B.

c) La velocidad de la vagoneta en el punto C.

d) La fuerza que tiene que realizar el mecanismo de frenado de la atraccin si la vagoneta se tiene

que detener en 10 m.

35. Una bala de masa 30 [g], que se mova con 500 [m/s], impacta una muralla y penetra 12 [cm] en

ella. Determinar el trabajo que realiza la fuerza que opone el muro al movimiento de la bala, si se

supone que dicha fuerza es constante. Determinar la magnitud de la fuerza.

36. Un bloque de 2 Kg, situado a una altura de 1 m, se desliza por una rampa curva y lisa, partiendo

del reposo. Al terminarse la rampa, el bloque resbala 6 m sobre una superficie horizontal rugosaantes de llegar al reposo.

a) Cul es la velocidad del bloque en la parte inferior de la rampa?

b) Cul es el trabajo realizado por la fuerza de roce sobre el bloque?

c) Cunto vale el coeficiente de roce cintico entre el bloque y la superficie horizontal?

37. La fuerza F representada en la figura es una de las fuerzas que estn actuando sobre un cuerpo

pequeo P. Se sabe que Fes un vector constante no nulo.

Si P pasa del punto (1) al punto (2), el trabajo realizado porF sobre P ser:

I. Positivo

II. Negativo

III. Cero


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38. Una partcula se somete a una fuerza F x que vara con la posicin, como se ve en la figura.

Determine el trabajo realizado por la fuerza sobre el cuerpo cuando ste se mueve: a) de x = 0 [m] a

x = 5 [m], b) de x = 5 [m] a x = 10 [m], c) de x = 10 [m] a x = 15 [m], d) cul es el trabajo total

realizado por la fuerza a lo largo de una distancia x = 0 [m] a x = 15 [m]?

39. Un joven est sentado en la parte superior de un montculo de hielo. Se da a s mismo unpequeo impulso y comienza a deslizarse hacia abajo. Demuestre que abandona el hielo en el punto

cuya altura es 2R/3 si el hielo carece de friccin. (Sugerencia: la fuerza normal se anula cuando el

joven abandona el hielo)

40. La fuerza que acta sobre una partcula vara, como muestra la figura.

a) Encuentre el trabajo hecho por la fuerza cuando la partcula se mueve de x = 0 [m] a x = 8 [m]

b) Encuentre el trabajo hecho por la fuerza cuando la partcula se mueve de x = 8 [m] a x = 10 [m]

c) Encuentre el trabajo hecho por la fuerza cuando la partcula se mueve de x = 0 [m] a x = 10 [m].

41. Un pequeo bloque de masa m se desliza sin friccin a lo largo de una pista en rizo como se

muestra. a) El bloque se suelta desde el reposo en el punto P. Cul es la velocidad con que el

cuerpo llega al punto Q? b) Desde qu altura sobre el fondo del rizo debera soltarse el bloque de

modo que llegue a punto de perder el contacto con la pista en la parte superior del rizo?


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42. Un bloque de 2,14 kg se deja caer desde una altura de 43,6 cm contra un resorte de constante de

fuerza k = 18,6 N/cm, como se muestra en la figura. Encuentre la distancia mxima de compresin

del resorte.

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