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Física I

1er semestre 2014

Pauta PRUEBA N°3 2da versión

Problema 1: (15p) Una carretilla con ladrillos tiene una masa total de 48 [kg] y se jala con
velocidad constante por medio de unacuerda. La cuerda está inclinada a 70° desde la vertical y la
carretilla se mueve 35 [m] sobre una superficie horizontal. El coeficiente de fricción cinético entre
el suelo y la carretilla es 0.5.(a) ¿Cuánto trabajo efectúa la tensión de la cuerda sobre la carretilla?
(b) ¿Cuál es la energía perdida debido a la fricción?
Sugerencia: haga el DCL de la masa total (carretilla + ladrillos) yhalle las fuerzas de tensión y la normal.

Solución:
DCL (1p)
Las ecuaciones de Newton para la masa total M aislada dan:
N+T sen 20 - M g = 0 (1p)
T cos 20 –k N = 0 (1p)
Son dos ecuaciones condos incógnitas, despejando T de la 2da
T = k N/cos 20
(ec. 1)
y reemplazando en la 1ra
N + k N tan 20 = M g
N = M g/( 1 + k tan 20)= 48 9.8/(1 + 0.5 tan 20)= 397.975 [N] (2p)
Usamos esto en(ec. 1)
T = 0.5 × 397.975/cos 20 = 211.758 [N] (2p)
a) WT= T × d × cos 20 = 211.758 × 35 × cos 20= 6964.555 [J] (4p)
b) Wfk= fk × d × cos 180 = 0.5 × 397.975 × 35 × (-1) = -6964.555 [J] (4p)
Laenergía perdida por la fricción es 6964.555 joules
Problema 2: (15p) Un bloque de 2.4 [kg] se lanza desde una altura de 5 [m] sobre un resorte cuya
constante es k = 3955 [N/m], según se muestra en lafigura. Determine: (a) la velocidad del bloque
cuando la compresión del resorte es de 15 [cm] (menor a la compresión máxima) (6p). (b) La altura
del bloque cuando cae a 5 [m/s] (6p). (c) La energíamecánica en los tres casos (al dejarse caer, en
el instante en el que cae con v = 5 [m/s], al comprimir el resorte 15 [cm] (1.5p). (d) ¿Cuál será la
altura máxima a la que llegará después de habercomprimido el resorte (y asciende de nuevo)?
Justifique su respuesta (1.5p). Por conveniencia, escoja el origen de energía potencial gravitatoria
cuando el resorte se comprime 15 [cm].
Solución:...