Unidad VII: Trabajo y Energía

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1 1. Se muestra un bloque de masa igual a 30 Kg ubicado en un plano de 30º, se desea levantarlo hasta la altura de 2,5 m, ejerciéndole una fuerza de 600 N, si el coeficiente de fricción cinética es de 0,1. Calcular: a) el trabajo realizado por cada una de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, b) trabajo neto realizado. 2. Cuatro hormigas están trasladando una hoja y ejercen sobre ella 4 fuerzas cuyas magnitudes y direcciones son las siguientes: F 1 = 4 N formando un ángulo de 20º con el desplazamiento, F 2 = 6 N perpendicular al desplazamiento, F 3 = 5 N en la misma dirección del desplazamiento y F 4 = 7 N en sentido contrario al desplazamiento, si la hoja la movieran 4 m de su origen Calcular el trabajo realizado por cada una de las hormiguitas, y el trabajo neto realizado? 3. Un bloque de masa 60 Kg es arrastrado a una distancia de 5 m hacia arriba por un plano inclinado de 30º, por un hombre que ejerce una fuerza constante formando un ángulo de 25º con el desplazamiento, de tal modo que el bloque tenga una aceleración de 0,2 m/seg 2. Calcular: a) qué fuerza ejerce el hombre; b) cantidad de trabajo que ejerce el hombre; c) Cantidad de trabajo que ejerce el campo gravitacional de la tierra. Suponga que a superficie es lisa

2 4. Un cuerpo de masa 25 Kg se mueve a lo largo del eje x a velocidad constante durante 2,5 seg. Calcular el trabajo total realizado si su velocidad es de 15 m/seg (considere un coeficiente de fricción igual a 0,2). 5. Un bloque de masa 6 Kg se desliza hacia abajo por un plano inclinado sin rozamiento. El ángulo del plano inclinado es de 60º; a) Hacer una relación de todas las fuerzas que actúan sobre el bloque y determinar el trabajo realizado por cada fuerza cuando el bloque desliza 2 a lo largo del plano; b) Cuál es el trabajo total realizado sobre el bloque? c) Cuál es la velocidad del bloque después de recorrer 1,5 m si parte del reposo?; d) Cuál es la velocidad del bloque después de recorrer 1,5 m si parte con una velocidad inicial de 2 m/seg? Suponga que la superficie es lisa 6. Se lanza un cuerpo de masa igual a 2 Kg por una pendiente de 40º con fricción con una velocidad inicial de 10 m/seg, si después de recorrer 3 m, este cuerpo se detiene; calcular: el coeficiente de fricción cinética entre el cuerpo y la superficie. 7. Una niña de masa 40 Kg se desliza hacia abajo por un tobogán de 8 m de largo inclinado 30º. El coeficiente de rozamiento cinético entre la niña y el tobogán es 0,35. Si la niña parte del reposo desde el punto más alto del tobogán, a una altura de 4 m sobre el suelo qué velocidad tiene al llegar suelo? 8. Un avión se desplaza horizontalmente a un a altura de 800 m, con una velocidad de 60 m/seg, en el momento que se deja caer un cuerpo de masa de 12 Kg calcular la velocidad del cuerpo cuando haya descendido la cuarta parte de su altura?

3 9. Un bloque de 10 Kg se deja caer por una superficie inclinada de 35º con la horizontal como se muestra en la figura, si el coeficiente de fricción cinética es de 0,25 y la distancia A-B es de 4 m. Calcular la compresión máxima del resorte. 10. Una bola de 4 Kg se desliza sin fricción por el tobogán de la siguiente figura. En el punto A, la energía cinética de la esfera es de 10 J y su energía potencial es de 54 J. Calcule: a) la energía cinética en el punto B; b) la energía potencial en el punto C; c) la velocidad de la bola en el punto C. 11. Desde una rampa de 5 m de altura se deja caer una masa de 2 Kg que se desliza sobre la superficie lisa y curva que se muestra a continuación. Al pie de la rampa se encuentra un resorte cuya constante es K = 300N/m. la masa desliza por la rampa y choca contra el resorte, comprimiéndole una distancia X, antes de quedar momentáneamente en reposo. Hallar:: a) El valor de X b) Para lograr una compresión de 1,5 m Cuánto debería ser la constante elástica del resorte?

4 12. En la siguiente figura se tiene una partícula que se desplaza a lo largo del camino ABCD. Si parte del reposo en el punto A. calcule: a) La energía mecánica en el punto A b) La velocidad de la partícula en los puntos B, C y D. 13. Un esquí, iniciando desde el reposo, se desliza por una pendiente inclinada que forma un ángulo de 35º y tiene una longitud de 150 m: a) si la fricción de la pendiente es nula, Cuál es la rapidez del esquí en la base de la pendiente?; b) si el suelo en la base de la pendiente es plano y su coeficiente de fricción es 0,35 Qué distancia recorrerá el esquí en el suelo hasta detenerse? 14. Un bloque desliza hacia abajo por una pista curva sin fricción y después sube por un plano inclinado con fricción (μ k =0,3). Calcular la altura máxima alcanzada por el bloque.

5 15. Un bloque de 5 Kg de masa rueda por una superficie horizontal con fricción (μ k =0,1) con una velocidad inicial de 20 m/seg, después de recorrer 2 m se encuentra con un resorte de constante k=100 N/m y lo comprime hasta detenerse. Qué distancia comprime el resorte? 16. La fuerza A realiza un trabajo de 5 J en 10 seg. La fuerza B realiza un trabajo de 3 J en 5 seg. Cuál de las dos fuerzas suministra mayor potencia? 17. Un cuerpo de 5 Kg es elevado por una fuerza igual al peso del cuerpo. El cuerpo se mueve hacia arriba con una velocidad constante de 2 m/seg. Calcular: a) Cuál es la potencia de la fuerza? b) Cuánto trabajo realiza la fuerza en 4 seg? 18. Un gato ha cazado un ratón y decide arrastrarle hasta la habitación para que la dueña de la casa pueda admirar su acción cuando despierte. Para arrastrar el ratón por la alfombra a velocidad constante V basta aplicar una fuerza horizontal constante de 3 N. si la fuerza del gato le permite realizar este trabajo con una potencia de 6 W, a) cuál es su velocidad? b) qué trabajo realiza el gato en 4 seg?

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