Práctico 5: Trabajo y energía

Universidad de Concepción del Uruguay

Ingeniería Agronómica

Física

Guía 5

Trabajo y energía

1)Una gota de lluvia (m = 3,35 x 10^-6 kg) cae verticalmente con rapidez constante bajo la influencia de la gravedad y la resistencia del aire. Después de que la gota ha descendido 100 m. Cuál es el trabajo realizado por: a) la gravedad, b) la resistencia del aire. Rta: 0,03283 J; - 0,03283 J

2) Un bloque de 15 kg, se arrastra sobre una superficie rugosa por una fuerza de 70 N que actúa a 20 ° sobre la horizontal. El bloque se desplaza 5 m y el coeficiente de fricción cinética es de 0,3. Realiza un diagrama de cuerpo libre y determine el trabajo efectuado por: a) La fuerza de 70 N, b) La fuerza normal, c) La fuerza de gravedad, d)¿ Cuál es la energía cinética perdida debido a la fricción, e) Encuentre el cambio total en la energía cinética del bloque.

3) Una partícula esta sometida a una fuerza Fx que varía con la posición, como se ve en la figura. Encuentre el trabajo realizado por la fuerza sobre la partícula cuando se mueva. A) de x= 0 a x = 5 m; b) x= 5 a x = 10 m; c) x = 10 a  x= 15 m; d) ¿Cuál es el trabajo total realizado?

4) Se sabe que un móvil está subiendo por una rampa inclinada, con rozamiento, a velocidad creciente. Cuáles son verdaderas de las siguientes afirmaciones: 1) La energía mecánica es constante. 2) La suma de los trabajos de todas las fuerzas es cero. 3) El rozamiento compensa exactamente el peso del cuerpo. 4) Actúa alguna fuerza exterior, aparte del peso y del rozamiento, que hace el  trabajo distinto de cero. 5) El trabajo de la fuerza resultante es > 0.

5) ¿ Qué fuerza de rozamiento constante detiene en 20 m a un tejo de 100 g que se  desplaza por un piso horizontal con una velocidad inicial de 20 m/s y en cuanto tiempo?

a) 0; 1 s                            b) 1N; 2 s                         c) 10 N; 4 s

d)100N; 10 s                    e) 1000 N; 2 s                 f) 10000 N; 4 s

6) ¿Qué potencia media en HP entrega el motor a un auto de 1500 kg que parte del reposo y alcanza en 30 s una velocidad de 30 m/s? Aproximadamente.

a) 22500                        b) 30,2                      c) 22,5

d) 904,8                         e) 27,1 x 10³             f) ninguno      

7) Un hombre da un empujón a una caja cuya masa es de 4 kg. Como consecuencia la misma se desplaza con una velocidad inicial de 6 m/s por el plano horizontal. Luego comienza a subir por un plano inclinado de 30°. Hay rozamiento entre el cuerpo y la superficie del plano inclinado. Por esta causa, el cuerpo, se detiene a una altura  de 1,5 m en vez de detenerse más arriba. A) Calcular la fuerza de rozamiento que actúa sobre el cuerpo, suponiendo que es constante,b) ¿ Cuál será la velocidad del cuerpo al pie del plano inclinado, cuando retorne? Rta: 4 N; 4,9 m/s

8) Tanto el momento  de torsión como el trabajo son productos de fuerza por distancia. Explica la diferencia entre ambos. ¿Tienen las mismas unidades?

9) Es necesario hacer trabajo sobre un cuerpo para producir cada uno de los siguientes cambios de estado: a) Cambiar el módulo de la velocidad pero no su dirección, b) Cambiar la dirección de la velocidad pero no su módulo.

10) Una pelota de futbol, cuya masa es de  450 g, se desplaza horizontalmente a una rapidez de 18 m/s. Si al impactar sobre los guantes del arquero los mueve hacia atrás una distancia de 20 cm hasta detenerse, ¿cuál es la intensidad de la fuerza ejercida por el deportista sobre la pelota, suponiendo que ésta sea constante? Rta: 364,5 N

11) Determinen cuál es el valor de la velocidad que necesita un saltador de garrocha para pasar sobre una barra ubicada a 4,8 m de altura, suponiendo que el centro de gravedad del atleta está inicialmente a 1 m sobre el suelo. Rta: 8,63 m/s.

12) Un cuerpo de masa de 10 kg se deja caer desde un punto A, situado a 6 m de altura, por un plano inclinado de 30°. Luego se desplaza por un plano horizontal hasta que sube por otro plano inclinado de 45 °, despreciando el rozamiento. Calcular: a) ¿Cuál será la energía cinética en el punto B? b)Cuáles serán: la energía mecánica, potencial y cinética del cuerpo en el punto C situado a 2 m de altura? C) ¿ Cuál será la velocidad del cuerpo cuando se mueve en el plano horizontal? D) ¿A qué altura del segundo plano inclinado se detendrá? Rta: 600 J; 200 J 10,95 m/s, 6 m.

13) Un coche compacto, tiene una masa de 800 kg y su eficiencia esta cercana al 18% (esto es 18 %  de la energía del combustible se entrega a las ruedas). Encuentre la cantidad de gasolina empleada para acelerarlo desde el reposo hasta 27 m/s. Use el hecho de que la energía equivalente a 1 galón de gasolina es 1,34 x 10 ⁵ J. Si demora 10 s en alcanzar la velocidad, ¿ qué distancia se desplaza? Rta: 1,24 x 10^-2 galones; 135 m.