TRABAJO ENERGÍA

TRABAJO EFECTUADO POR UNA FUERZA CONSTANTE Problema N°01 PROBLEMAS PROPUESTOS TRABAJO EFECTUADO POR UNA FUERZA CONSTANTE Problema N°01 La figura muestra una caja arrastrada sobre una superficie horizontal por una fuerza constante P, que forma un ángulo constante θ con la dirección del movimiento. Las restantes fuerzas que actúan sobre la caja son su peso w, la fuerza normal hacia arriba η ejercida por la superficie y la fuerza de rozamiento ʒ. ¿Cuál es el trabajo realizado por cada fuerza cuando la caja recorre hacia la derecha una distancia s a lo largo de la superficie?

Problema N°02 a) Esteban ejerce una fuerza constante de magnitud 210 N (aproximadamente 47 lb) sobre el automóvil averiado de la figura 6.3, mientras lo empuja una distancia de 18 m. Además, un neumático se desinfló, así que, para lograr que el auto avance al frente, Esteban debe empujarlo con un ángulo de 308 con respecto a la dirección del movimiento. ¿Cuánto trabajo efectúa Esteban? b) Con ánimo de ayudar, Esteban empuja un segundo automóvil averiado con una fuerza constante El desplazamiento del automóvil es ¿Cuánto trabajo efectúa Esteban en este caso?

Problema N°03 Calcúlese el trabajo necesario para tensar un resorte una distancia x desde du longitud inicial, si la fuerza que se necesita aumenta en proporción directa a la elongación.

TRABAJO TOTAL Problema N°04 Un granjero engancha su tractor a un trineo cargado con leña y lo arrastra 20 m sobre el suelo horizontal (figura 6.7a). El peso total del trineo y la carga es de 14,700 N. El tractor ejerce una fuerza constante 5000 N a 36.98 sobre la horizontal, como se indica en la figura 6.7b. Una fuerza de fricción de 3500 N se opone al movimiento del trineo. Calcule el trabajo realizado por cada fuerza que actúa sobre el trineo y el trabajo total de todas las fuerzas.

TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA VARIABLE Problema N°05 Un objeto pequeño de peso w pende de una cuerda de longitud R, como muestra la figura. Para tirar del objeto muy lentamente (de forma que haya equilibrio en todo instante) se utiliza una fuerza horizontal variable P, que comienza en cero y aumenta gradualmente hasta que la cuerda forma un ángulo θₒ con la vertical. Calcúlese el trabajo de la fuerza P.

Trabajo y energía Cinética Trabajo y energía Cinética. Problema N°06 Refirámonos de nuevo al cuerpo de la figura y a los valores numéricos del ejemplo de la sección. El trabajo total de las fuerzas externas resultó ser 500N.m. Por consiguiente, la energía cinética del cuerpo aumenta en 500N.m. Para verificar esto, supóngase que la velocidad inicial v1 es 4 m.s-1 y la masa del cuerpo 10 kg.

Energía potencial gravitacional Problema N°07 Un hombre sostiene inicialmente en reposo es su mano una pelota de masa m=0,2kg, y la lanza verticalmente hacia arriba. Durante este proceso, su mano se mueve hacia arriba 0,5 m antes de soltar la pelota con una velocidad hacia arriba de 20m.s-1. Explíquese el movimiento de la pelota desde el punto de vista del trabajo y de la energía suponiendo g=10ms-2.

Problema N°08 Un cuerpo desliza hacia abajo por una pista curva que es un cuadrante de un círculo de radio R. Si parte del reposo y no existe rozamiento, hállese su velocidad en el punto más bajo de la pista. (El movimiento de este cuerpo es idéntico al de un cuerpo atado a un extremo de una cuerda de longitud R, que tiene el otro extremo sujeto al punto O).

Problema N°09 Si tenemos un cuerpo de masa 0,5 kg que desliza hacia abajo por una pista de radio R= 1m, semejante a la de la figura anterior, pero cuya velocidad en la parte inferior es sólo de 3 m.s-1, ¿Qué trabajo realizó la fuerza de rozamiento que actúa sobre el cuerpo?

Problema N°10 Utilícese el principio de conservación de la energía mecánica para hallar la velocidad con que es necesario lanzar un cuerpo verticalmente hacia arriba ( eliminando la resistencia del aire): a.- Para alcanzar una altura por encima de la superficie terrestre igual al radio R de la tierra. b.- Para escapar de la tierra.

ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA Problema N°11 Supongamos que la constante de recuperación k del resorte de la figura vale 24 N.m-1 y que la masa del cuerpo es 4kg. El cuerpo está inicialmente en reposo y el resorte tensado 0,5m. Después, el cuerpo se suelta y retrocede hacia su posición de equilibrio. ¿Cuál será su velocidad cuando el resorte tiene un alargamiento de 0,3 m? Supóngase que el cuerpo descansa sobre una superficie sin rozamiento.

ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA Problema N°12 En el problema anterior, supóngase que el cuerpo se encuentra inicialmente en reposo y que el resorte está sin alargar. Imagínese que se ejerce una fuerza constante P de magnitud 10N sobre el cuerpo y que no existe rozamiento. ¿Cuál será la velocidad del cuerpo cuando se desplaza 0,5m?

ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA Problema N°13 Supóngase que la fuerza P deja de actuar cuando el cuerpo se desplaza 0,5m. ¿Qué distancia recorrerá todavía el cuerpo antes de alcanzar el reposo?

POTENCIAL Y VELOCIDAD Problema N°14 Un motor de avión a reacción desarrolla un empuje de 15 000N (aproximadamente, 3000lb). Cuando el avión vuela a 300 m.s-1 (unas 600 mi.h-1), ¿Cuántos caballos de vapor desarrolla?