Capitulo 6

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Preguntas para análisis

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Términos clave
trabajo, 182
joule, 182
energía cinética, 187
teorema trabajo-energía, 187

constante de fuerza, 193
ley de Hooke, 193
potencia, 199
potencia media, 199

Respuesta a la pregunta de inicio de capítulo

?

Es verdad que el proyectil efectúa trabajo sobre los gases. Sin embargo, dado que el proyectil ejerce unafuerza hacia atrás sobre los
gases, mientras los gases y el proyectil se mueven hacia delante por
el cañón, el trabajo efectuado por el proyectil es negativo. (Véase la
sección 6.1.)

Respuestas a las preguntas de
Evalúe su comprensión
6.1 Respuesta: iii) El electrón tiene velocidad constante, por lo que
su aceleración es cero y (por la segunda ley de Newton), la fuerza neta
sobre el electróntambién es cero. De esta manera, el trabajo total efectuado por todas las fuerzas (igual al trabajo realizado por la fuerza neta) también debe ser cero. Las fuerzas individuales pueden efectuar
trabajo diferente de cero, pero ésa no es la cuestión que se pregunta.
6.2 Respuesta: iv), i), iii), ii) El cuerpo i) tiene energía cinética
K 5 21 mv2 5 21 1 2.0 kg 2 1 5.0 m s 2 2 5 25 J. El cuerpo ii) tieneinicialmente energía cinética cero y después tiene 30 J de trabajo realizado sobre él, de manera que su energía cinética final es
K2 5 K1 1 W 5 0 1 30 J 5 30 J. El cuerpo iii) tenía energía cinética inicial K1 5 12 mv12 5 12 1 1.0 kg 2 1 4.0 m s 2 2 5 8.0 J y luego tenía
20 J de trabajo realizado sobre él, por lo que su energía cinética es

/

/

PROBLEMAS

potencia instantánea, 199
watt, 199

K25 K1 1 W 5 8.0 J 1 20 J 5 28 J. El cuerpo iv) tenía inicialmente
energía cinética K1 5 12 mv12 5 21 1 2.0 kg 2 1 10 m s 2 2 5 100 J; cuando
efectuó 80 J de trabajo sobre otro cuerpo, éste realizó 280 J de trabajo
sobre el cuerpo iv), así que la energía cinética final del cuerpo iv) es
K2 5K1 1 W 5 100 J 1 1 280 J 2 5 20 J.
6.3 Respuestas: a) iii), b) iii) En cualquier instante del movimiento
de lalenteja del péndulo, tanto la fuerza de tensión como el peso actúan de forma perpendicular al movimiento, es decir, perpendicular a
S
un desplazamiento infinitesimal d l de la lenteja. (En la figura 5.32b,
S
el desplazamiento d l estaría dirigido hacia fuera del plano del diagrama de cuerpo libre.) Por lo tanto, para cualquier fuerza el producto esS
S
calar dentro de la integral de la ecuación(6.14) es F d l 5 0, y el
trabajo realizado en cualquier parte de la trayectoria circular (incluS
S
yendo un círculo completo) es W 5 ∫F d l 5 0.
6.4 Respuesta: v) El avión tiene una velocidad horizontal constante, así que la fuerza horizontal neta sobre él debe ser cero. Entonces,
la fuerza de arrastre hacia atrás debe tener la misma magnitud que la
fuerza hacia delante debida al empuje combinadode los dos motores.
Esto significa que la fuerza de arrastre debe efectuar trabajo negativo
sobre el avión con la misma tasa con que la fuerza de empuje combinada realiza trabajo positivo. El empuje combinado efectúa trabajo a
una tasa de 2(66,000 hp) 5 132,000 hp, por lo que la fuerza de arrastre debe realizar trabajo a una tasa de 2132,000 hp.

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Preguntas para análisis
P6.1. El signo de muchas cantidades físicas depende de la elección de
las coordenadas. Por ejemplo, el valor de g puede ser negativo o positivo, según si elegimos como positiva la dirección hacia arriba o hacia
abajo. ¿Lo mismo es válido para el trabajo? En otras palabras, ¿podemos hacer negativo el trabajo positivo con una eleccióndiferente de
las coordenadas? Explique su respuesta.
P6.2. Un elevador es subido por sus cables con rapidez constante. ¿El
trabajo realizado sobre él es positivo, negativo o cero? Explique.
P6.3. Se tira de una cuerda atada a un cuerpo y éste se acelera. Según
la tercera ley de Newton, el cuerpo tira de la cuerda con una fuerza
igual y opuesta. Entonces, ¿el trabajo total realizado es cero? Si así
es,...