Capitulo 7 Resnik

Capítulo 7 Resnick 4a Ed.



Sección 7-1 Trabajo efectuado por una fuerza constante

1. Para empujar una caja de 52 kg por el suelo, un obrero ejerce una fuerza de 190 N, dirigida 22° abajo de la horizontal. Cuando la caja se ha movido 3.3 m, ¿cuánto
trabajo se ha realizado sobre la caja por (a) el obrero, (b) la fuerza de la gravedad, y (c) la fuerza normal del piso sobre la caja?2. Un objeto de 106 kg se mueve inicialmente en línea recta a una velocidad de 51.3 m/s. (a) Si se le detiene con una deceleración de 1.97 m/s2, ¿qué fuerza se requiere, qué distancia recorre el objeto, y cuánto trabajo ejerció la fuerza? (b) Responda las mismas preguntas si la deceleración del objeto fuera de 4.82 m/s2.

3. Para empujar un caja de 25 kg por un plano inclinado a 27°, un obreroejerce una fuerza de 120 N, paralela al plano. Cuando la caja se ha deslizado 3.6 m, ¿cuánto trabajo se efectuó sobre la caja por (a) el obrero, (b) la fuerza de gravedad, y (c) la fuerza normal del plano inclinado?

4. Pueden emplearse campos eléctricos para liberar electrones de los metales. Para liberar un electrón del tungsteno, el campo eléctrico debe efectuar un trabajo de 4.5 eV. Supongamosque la distancia sobre la que actúa el campo eléctrico es de 3.4 nm. Calcule la fuerza mínima que debe ejercer el campo sobre el electrón removido.

5. Se usa una cuerda para bajar verticalmente un bloque de masa Μ a una distancia d con una aceleración constante hacia abajo de g/4. (a) Halle el trabajo efectuado por la cuerda sobre el bloque, (b) Halle el trabajo efectuado por la fuerza degravedad.

6. Un obrero empuja un bloque de 58.7 lb (m = 26.6 kg) una distancia de 31.3 ft (= 9.54 m) a lo largo del suelo con una velocidad constante y una fuerza dirigida a 32.0° abajo de la horizontal. El coeficiente de fricción cinética es de 0.21. ¿Qué tanto trabajo efectuó el obrero sobre el bloque?

7. Un baúl de 52.3 kg se empuja hacia arriba 5.95 m a una velocidad constante por un planoinclinado a 28.0°; actúa sobre él una fuerza horizontal constante. El coeficiente de fricción cinética entre el baúl y el plano inclinado es de 0.19. Calcule el trabajo efectuado por (a) la fuerza aplicada y (b) la fuerza de gravedad.

8. Un bloque de hielo de 47.2 kg se desliza hacia abajo por un plano inclinado de 1.62 m de longitud y 0.902 m de altura. Un obrero lo empuja paralelo al planoinclinado de modo que se deslice hacia abajo a velocidad constante. El coeficiente de fricción cinética entre el hielo y el plano inclinado es de 0.110. Halle (a) la fuerza ejercida por el obrero, (b) el trabajo efectuado por el obrero sobre el bloque de hielo, y (c) el trabajo efectuado por la gravedad sobre el hielo.

11. Un objeto de 10 kg se mueve a lo largo del eje x. En la figura 16 semuestra su aceleración en función de su posición. ¿Cuál es el trabajo neto realizado sobre el objeto al moverse desde x = 0 hasta x = 8.0 m?

13. La fuerza ejercida sobre un objeto es F = F0(x/x0 - 1). Halle el trabajo efectuado para mover al objeto desde x = 0 hasta x = 3x0 (a) trazando una gráfica de F(x) y hallando el área bajo la curva, y (b) evaluando la integral analíticamente.

14. (a)Calcule el trabajo efectuado por la fuerza que se muestra en la gráfica (Fig. 17) al desplazar una partícula desde x = 1 m hasta x = 3m. Perfeccione el método para ver qué tan cerca puede llegar de la respuesta exacta de 6 J. (b) La curva está dada analíticamente por F = Α/x2, donde A = 9 Ν • m2. Demuestre cómo calcular el trabajo según las reglas de la integración.

18. Calcule las energíascinéticas de los siguientes objetos que se mueven a las siguientes velocidades: (a) un jugador de fútbol americano de 110 kg que corre a 8.1 m/s; (b) una bala de 4.2 g a 950 m/s; (c) el portaviones Nimitz de 91,400 tons a 32.0 nudos.

19. Un electrón de conducción en cobre a una temperatura cercana al cero absoluto tiene una energía cinética de 4.2 eV. ¿Cuál es la velocidad del electrón?

24. Un...