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U6 Trabajo y Energia
U6 Trabajo y Energia
U6 Trabajo y Energia
Calcular el trabajo que realiza dicha fuerza, en 1.14- La potencia del motor de un vehículo le
las siguientes etapas: alcanza para subir por una pendiente de 60° con
a- Desde la posición x1= 0 hasta x2= 4 m. una velocidad de 10 km/h. Si subiera por otra
b- Entre x2 y x3= 10 m. pendiente de 30°, sin modificar la velocidad, ¿ en
c- Entre x1 y x3. qué porcentaje disminuiría la potencia ?
a)13% b) 30% c) 42%
1.10- Se tiene un resorte cuya longitud sin car- d)50% e) 58% f) 87%
ga es 0,8 m, y su constante elástica es 500 N/m.
Dejando fijo un extremo, se lo estira hasta que su
longitud es el doble de la original (Posición A), 2_ Energía mecánica
para luego comprimirlo hasta la mitad de su lon-
gitud natural (Posición B).
Se pide: 2.1- El forzudo Igor levanta una pesa de
a- Graficar la componente de la fuerza que 200 kg por encima de su cabeza, desde el suelo
ejerce el resorte, en función de su elongación. hasta una altura de 2 m.
b- Determinar el trabajo que realiza la fuerza a- Hallar el trabajo que realiza la fuerza peso
elástica, al estirarlo desde la posición inicial has- de la misma, en el ascenso.
ta A. b- ¿La fuerza que ejerce Igor es constante? Ha-
c- Hallar el trabajo realizado por la fuerza elás- llar el trabajo que realiza esta fuerza. (Sugeren-
tica entre las posiciones A y B. cia: tener en cuenta que las velocidades inicial y
final de la pesa son nulas).
2 Física - CBC
Leyes de conservación
c- Calcular el trabajo que realiza Igor al man- 2.5- La figura representa la ladera de una mon-
tener a la pesa en esa posición durante 10 se- taña, por la que se desliza con rozamiento des-
gundos. preciable un esquiador de 80 kg. Se sabe que pa-
d- Desde la posición anterior, hace descender sa por el punto A con una velocidad de 5 m/s, y
a la pesa hasta su pecho, quedando a 1,2 m so- pasa por el punto C con una velocidad de 10 m/s.
bre el suelo. Hallar el trabajo que realiza la fuer- Determinar la energía potencial gravitatoria, la
za peso de la misma, en el descenso. energía cinética y la energía mecánica del es-
e- ¿Qué trabajo habría realizado la fuerza pe- quiador en los puntos indicados. Hallar la distan-
so, si Igor hubiera levantado la pesa desde el pi- cia que necesitará para detenerse en la planicie
so sólo hasta su pecho? Comparar con la suma horizontal, si a partir del punto G actúa una fuer-
de los trabajos hallados en a y en d. za de rozamiento cuya intensidad constante es
500 N.
2.2- Calcular el trabajo que realiza la fuerza
elástica en el resorte del problema 1.10 al com-
primirlo desde su posición original hasta la mi-
tad de ésta (Posición B). Comparar con la suma
de los trabajos calculados en dicho problema.
¿Es conservativa la fuerza elástica? ¿De qué mo-
do puede hallarse el trabajo de la fuerza elástica,
sin necesidad de evaluar el área bajo la gráfica
fuerza-elongación?
Física - CBC 3
Energía mecánica
2.10- Una caja de 30 kg es arrastrada en línea 2.15- En la figura se ve una pelota que se man-
recta, apoyada sobre un plano horizontal, apli- tiene sobre un resorte comprimido 0,5 m. Se li-
cándole una fuerza constante de 60 N. Determi- bera el resorte y la pelota sale disparada vertical-
nar el coeficiente de rozamiento entre la caja y el mente, pega en el techo y vuelve sobre el resor-
plano, para que se desplace manteniendo cons- te, comprimiéndolo ahora 0,3 m.
tante su energía mecánica.
La misma caja desciende por un plano inclina-
do 37°, donde el coeficiente de rozamiento es
µd=0,25. Determinar qué fuerza paralela al plano
la hará moverse con energía mecánica constan-
te.
4 Física - CBC
Leyes de conservación
2.17- Una pesa de 0,3 kg está suspendida del riencia con las mismas condiciones iniciales,
techo por un hilo de 1 m de longitud. Se la apar- sustituyendo el resorte 2 por otro con una cons-
ta de la posición de equilibrio, hasta que el hilo tante 13 veces mayor.
forme un ángulo de 37° con la vertical, y se la de-
ja libre. Despreciando los rozamientos y la masa
del hilo, determinar con qué velocidad pasará
por el punto más bajo de la trayectoria, y la fuer-
za que soportará el hilo en ese instante.
Hallar a qué distancia mínima del techo llega-
rá al otro lado.
Física - CBC 5
Impulso y cantidad de movimiento
2.24- El sistema esquematizado en la figura e) La energía cinética no depende del valor de
parte del reposo; se puede despreciar la masa de la masa m.
la cuerda y de la polea, y el rozamiento en la mis- f) El trabajo de la tensión sobre la cuerda es
ma, pero entre el bloque 1 y el plano el coeficien- distinto de 0.
te dinámico es µd = 0,16. La masa del bloque 1 es
80 kg, y la del bloque 2 es 20 kg. Por considera- 2.27- Un camión asciende por una pendiente
ciones energéticas, hallar con qué velocidad lle- con velocidad constante.
gará al piso el bloque 2. ¿Cuál opción es la verdadera?
a) La energía mecánica del camión permanece
constante.
b) La variación de energía cinética del camión
es negativa.
c) El peso del camión no realiza trabajo.
d) El trabajo realizado por la fuerza de roza-
miento es nulo.
e) El trabajo realizado por la resultante de fuer-
zas sobre el cuerpo es nulo.
f) La energía potencial del cuerpo permanece
constante.
6 Física - CBC
Respuestas Leyes de conservación
Leyes de conservación
NOTA: Los valores y signos de los resultados depen-
derán del sistema de referencia elegido, por lo que
pueden diferir de los aquí consignados. Se ha adopta-
do el módulo de g = 10 m/s2; 1kgf = 10 N; salvo indi-
cación de lo contrario.
1_ Trabajo y energía
1.1- a)
1.3- a: Trabajo de
F : 720 J
b: Trabajo del peso: -600 J
c: Módulo de su velocidad final: 4 m/s.
1.4- Trabajo:
a- En el arranque: -2280 J
b- En el movimiento uniforme: -2400 J
c- En el frenado: -2520 J
1 Física - CBC
Respuestas Leyes de conservación
2.11- a)
2_Energía mecánica
2.12- a: Se desplaza 20 cm.
b: Transmite 3000 N.
2.1- Trabajos
a: - 4000 J 2.13- Módulo de la velocidad inicial: 8 m/s; a
b: 4000 J (aunque la fuerza no es cons- 10 m: 12 m/s.
tante).
c: Cero 2.14- De elaboración personal.
d: 1600 J
e: -2400 J 2.15- a- Energía disipada 7,8 J
b- vC subida= 14,8 m/s; vC bajada= 8 m/s
2.2- Trabajo de la fuerza elástica: -40 J = -ΔEPe
2.16- a: Módulo de la velocidad en A: 4 m/s
2.3- Trabajo de la fuerza de rozamiento b: |FB|= 100 N; |FC|= 40 N; |FD|= 20 N
a: -800 J c: Trabajo del rozamiento: -16 J.
b: -1120 J
c: = -1256,6 J 2.17- Velocidad máxima: 2 m/s
d: No Fuerza sobre el cable: 4,2 N
e: es de igual valor absoluto que el traba- Mínima distancia al techo: 80 cm.
jo del rozamiento pero de signo opuesto.
2.18- Descendería el doble de la distancia d.
2.4- Suponiendo que la masa de una manzana
es 200 g, y despreciando rozamientos, se 2.19- Debe soltarse a 15 cm por encima de su
requiere 1 Joule para elevarla.La energía extremo.
no alcanza; suponiendo que la bolsa con- Pasará moviéndose a 2 m/s.
tiene 10 kg, y con las hipótesis del enun- Llegará hasta la posición de partida.
ciado, llegará a elevarse 83 cm aproxima-
damente. 2.20- a: El módulo de su velocidad será 2 m/s.
b: El módulo de la velocidad mínima es
2.5- Tomando energía potencial cero en el ni- 3,2 m/s.
vel hG= 5 m, es:
2.21- a- Máxima compresión: 15 cm
b- Constante elástica 2: 3200 N/m
c- Se detendrá en el mismo punto.
2.22 b: 152,2 J
c:1,26 m y 5,2 m/s
d: -120 J, 120 J, 0
2.23- a: 71 cm
b: - 10 J
Física - CBC 2