aportes

0.1- Un joven ejerce una fuerza horizontal constante de 200 N sobre un objeto que avanza 4 m. El trabajo realizado por el joven es de 400 J. El ángulo que forman la fuerza con el desplazamiento es:
        a) 60°         b) 30         c) 45°      d) 53°         e) ninguna de las anteriores
Este ejercicio es recontra fácil: una aplicación inmediata de la definición de trabajo de fuerzasconstantes. La palabra clave de este ejercicio es esta: constante. Anda al enunciado y búscala... se trata de una fuerza constante. El hecho de que diga que es horizontal no agrega ni quita nada... porque no nos dice cómo se desplaza el cuerpo... y lo que cuenta es el ángulo que forma la fuerza con el desplazamiento; nada más. De modo que:
WF = F . Δx . cos α
Esa expresión sólo es válida parafuerzas constantes... por suerte éste es el caso.
cos α = WF / F . Δx
cos α = 400 J / 200 N . 4 m
cos α = 0,5
α = 60º respuesta a-
0.2- Tres remolcadores llevan un barco hacia su dársena, tirando cada uno con una fuerza constante de 3 x 105 N en un recorrido de 500 m, como indica la figura. Si la fuerza de rozamiento que ejerce el agua sobre el barco es de 1 x 105 N,determinar:
a- La resultante de las fuerzas que actúan sobre el barco.
b- El trabajo que realiza la fuerza resultante.
c- El trabajo que realiza cada una de las fuerzas que actúan.
d- La suma de los trabajos calculados en c. Comparar con el resultado del inciso b.
   
El primer requerimiento que nos hace el ejercicio es, simplemente, una suma de fuerzas que se resuelve del mismo modo que lohicimos en estática y dinámica.
Voy a desestimar las fuerzas verticales: el peso del barco y el empuje que lo hace flotar. Ambas fuerzas -normales a la superficie- sabemos que no aportan a la resultante porque en el eje vertical la aceleración es nula: el barco no se hunde, ni levanta vuelo.
Las fuerzas no son colineales, de modo que voy a tener que descomponer alguna de ellas y reemplazarlaspor sus componentes paralelas a los ejes de referencia. Tené en cuenta que:
R1x = R1 cos 37º, R1y = R1 sen 37º
R3x = R1 cos 37º, R3y = R3 sen 37º
El asunto queda así:
ΣFy = R1y — R3y = 0
ΣFx = R1x + R2 + R3x — Roz
La resultante, Res, será la composición de esas dos sumas... por suerte la componente y de la resultante también es nula (de lo cual ya te habías dado cuenta porque el barco nodobla, ni a babor ni a estribor) así que la resultante sólo tiene componente en x, y vale...
ΣFx = Res = R1x + R2 + R3x — Roz
ΣFx = Res = 2,4 x 105 N + 3 x 105 N + 2,4 x 105 N — 1 x 105 N
Res = 6,8 x 105N respuesta a-
Para calcular el trabajo de la resultante durante este desplazamiento podemos aprovechar que se trata de una fuerza constante y aplicar:
WF = F .Δx . cos α
Por lo que vimos, la fuerza resultante tiene la misma dirección y sentido que el desplazamiento, de modo que entre ambas (resultante y desplazamiento) forman un ángulo de 0º, su coseno vale 1.
WRes = Res . Δx . cos α
WRes = 6,8 x 105 N . 500 m . cos 0º
WRes = 3,4 x 108 J respuesta b-
   
Los trabajos de cada una de las fuerzas, por separado, seobtienen de la misma manera que lo hice con la resultante:
WR1 = 3 x 105 N . 500 m . cos 37º = WR1 = 1,2 x 108 J

WR2 = 3 x 105 N . 500 m . cos 0º =  WR2 = 1,5 x 108 J

WR3 = 3 x 105 N . 500 m . cos 37º = WR3 = 1,2 x 108 J

WRoz = 105 N . 500 m . cos 180º = WRoz = — 0,5 x 108 J

Ahora, si sumamos los cuatro trabajos obtenidos, así, individualmente, nos da...

ΣWFi = 3,4 x 108 Jrespuesta d-
 
0.3- Un balde de 15 kg es levantado 4 m, aplicándole una fuerza vertical F cuyo módulo constante es 18 kgf. Determinar:
a- El trabajo que realiza la fuerza F.
b- El trabajo que realiza la fuerza peso.
c- La velocidad que alcanzará el balde, si inicialmente estaba en reposo.

Como se trata de fuerzas constantes y desplazamientos rectilíneos podemos...