trabajo y energia
Páginas: 5 (1126 palabras)
Publicado: 4 de julio de 2013
TRABAJO Y ENERGIA
1. Un cuerpo de 4 kg de masa se mueve hacia arriba en un plano inclinado 20º con respecto a la horizontal. Sobre el cuerpo actúan las siguientes fuerzas: una fuerza horizontal de 80 N, una fuerza paralela al plano de 100 N, favoreciendo el movimiento, y una fuerza constante de fricción de 10 N que se opone al movimiento. El cuerpo de traslada 20 metros a lo largo delplano. Calcular el trabajo total efectuado por el sistema de fuerzas actuantes sobre el cuerpo, así como el trabajo de cada fuerza.
R. WTot = 3035,4 J
2. Una fuerza F = (6 i – 2 j) N actúa sobre una partícula que experimenta un desplazamiento s = (3 i + j) m. Encuentre a) el trabajo realizado por la fuerza sobre la partícula, y b) el ángulo entre F y s.
R. (a) W = 16J (b)Θ = 36.76º
3. (a) Suponga que una fuerza constante actúa sobre un objeto. La fuerza no varía con el tiempo ni con la posición o velocidad del objeto. Comience con la definición general para el trabajo realizado por una fuerza y muestre que la fuerza es conservativa. (b) Como un caso especial, suponga que una partícula se encuentra bajo la influencia de la fuerza F = (3 i +4 j ) N y se muevede O a C como se muestra en la figura. Calcular el trabajo efectuado por F a lo largo de las tres trayectorias OAC, OBC y OC. (Sus respuestas deben ser idénticas)
4. Una partícula experimenta una fuerza variable dada por la expresión:
i - j [N]
Si la partícula se mueve por la trayectoria curvilínea dada por la ecuación, encuentra el trabajo mecánico que realiza esta fuerza sobre lapartícula si esta se mueve desde la posición (0,5) [m] a (5,-45) [m].
5. El motor de un camión transmite 28.0 kW a las ruedas de tracción cuando el camión viaja con rapidez constante de magnitud 60.0 km/h sobre una carretera horizontal, a) determina la fuerza resistiva que actúa sobre el camión, b) el 65 % de esa fuerza se debe a la fricción de rodamiento y el resto al arrastre del aire, si lafuerza de fricción de rodamiento es independiente de la rapidez y el arrastre del aire es proporcional al cuadrado de la rapidez, determina la potencia que impulsará al camión a 30.0 km/h, y 120 km/h.
6. Una pequeña masa m se jala hasta la parte superior de un medio cilindro (de radio R) por una cuerda que pasa sobre esa misma parte, como se ilustra en la figura. a) Si la masa se mueve conrapidez constante, demuestre que F = mg cos. (Sugerencia: Si la masa se mueve con rapidez constante, la componente de su aceleración tangente al cilindro debe ser cero todo el tiempo.) b) Por integración directa de W = determine el trabajo realizado al mover la masa con rapidez constante desde la base hasta la parte superior del medio cilindro. Aquí ds representa un desplazamiento incremental de la masapequeña.
R. b) mgR
7. Una caja de 10.0 kg de masa se jala hacia arriba de una pendiente rugosa con una rapidez inicial de 1.50 m/s. La fuerza con que se jala es de 100 N paralela a la pendiente, la cual forma un ángulo de 20.0º con la horizontal. El coeficiente de fricción cinética es 0.400, y la caja se jala 5.00 m. a) ¿Cuánto trabajo efectúa la gravedad? b) ¿Cuánta energía se pierde porla fricción? c) ¿Cuánto trabajo realiza la fuerza de 100 N? d) ¿Cuál es el cambio en la energía cinética de la caja? e) ¿Cuál es la rapidez de la caja después de haberla jalado 5.00 m?
R. a) -168 J b) -184 J c) 500 J d) 148 J e) 5.64 m/s
8. Una cuenta se desliza sin fricción dando un giro completo. Si la cuenta se suelta desde una altura , ¿cuál es su rapidez en el punto “A”?¿Qué tan grande es la fuerza normal sobre ella si su masa es de 5.00 g?.
R. , 0.098 N abajo
9. Una masa se desliza hacia abajo por un canal sin fricción, tal como se muestra en la figura. ¿A qué distancia horizontal del extremo del tobogán alcanzará el suelo?
10. Una bolita de masa m desliza sin toce sobre una superficie esférica de radio R= 0.5 m partiendo desde el punto...
TRABAJO Y ENERGIA
1. Un cuerpo de 4 kg de masa se mueve hacia arriba en un plano inclinado 20º con respecto a la horizontal. Sobre el cuerpo actúan las siguientes fuerzas: una fuerza horizontal de 80 N, una fuerza paralela al plano de 100 N, favoreciendo el movimiento, y una fuerza constante de fricción de 10 N que se opone al movimiento. El cuerpo de traslada 20 metros a lo largo delplano. Calcular el trabajo total efectuado por el sistema de fuerzas actuantes sobre el cuerpo, así como el trabajo de cada fuerza.
R. WTot = 3035,4 J
2. Una fuerza F = (6 i – 2 j) N actúa sobre una partícula que experimenta un desplazamiento s = (3 i + j) m. Encuentre a) el trabajo realizado por la fuerza sobre la partícula, y b) el ángulo entre F y s.
R. (a) W = 16J (b)Θ = 36.76º
3. (a) Suponga que una fuerza constante actúa sobre un objeto. La fuerza no varía con el tiempo ni con la posición o velocidad del objeto. Comience con la definición general para el trabajo realizado por una fuerza y muestre que la fuerza es conservativa. (b) Como un caso especial, suponga que una partícula se encuentra bajo la influencia de la fuerza F = (3 i +4 j ) N y se muevede O a C como se muestra en la figura. Calcular el trabajo efectuado por F a lo largo de las tres trayectorias OAC, OBC y OC. (Sus respuestas deben ser idénticas)
4. Una partícula experimenta una fuerza variable dada por la expresión:
i - j [N]
Si la partícula se mueve por la trayectoria curvilínea dada por la ecuación, encuentra el trabajo mecánico que realiza esta fuerza sobre lapartícula si esta se mueve desde la posición (0,5) [m] a (5,-45) [m].
5. El motor de un camión transmite 28.0 kW a las ruedas de tracción cuando el camión viaja con rapidez constante de magnitud 60.0 km/h sobre una carretera horizontal, a) determina la fuerza resistiva que actúa sobre el camión, b) el 65 % de esa fuerza se debe a la fricción de rodamiento y el resto al arrastre del aire, si lafuerza de fricción de rodamiento es independiente de la rapidez y el arrastre del aire es proporcional al cuadrado de la rapidez, determina la potencia que impulsará al camión a 30.0 km/h, y 120 km/h.
6. Una pequeña masa m se jala hasta la parte superior de un medio cilindro (de radio R) por una cuerda que pasa sobre esa misma parte, como se ilustra en la figura. a) Si la masa se mueve conrapidez constante, demuestre que F = mg cos. (Sugerencia: Si la masa se mueve con rapidez constante, la componente de su aceleración tangente al cilindro debe ser cero todo el tiempo.) b) Por integración directa de W = determine el trabajo realizado al mover la masa con rapidez constante desde la base hasta la parte superior del medio cilindro. Aquí ds representa un desplazamiento incremental de la masapequeña.
R. b) mgR
7. Una caja de 10.0 kg de masa se jala hacia arriba de una pendiente rugosa con una rapidez inicial de 1.50 m/s. La fuerza con que se jala es de 100 N paralela a la pendiente, la cual forma un ángulo de 20.0º con la horizontal. El coeficiente de fricción cinética es 0.400, y la caja se jala 5.00 m. a) ¿Cuánto trabajo efectúa la gravedad? b) ¿Cuánta energía se pierde porla fricción? c) ¿Cuánto trabajo realiza la fuerza de 100 N? d) ¿Cuál es el cambio en la energía cinética de la caja? e) ¿Cuál es la rapidez de la caja después de haberla jalado 5.00 m?
R. a) -168 J b) -184 J c) 500 J d) 148 J e) 5.64 m/s
8. Una cuenta se desliza sin fricción dando un giro completo. Si la cuenta se suelta desde una altura , ¿cuál es su rapidez en el punto “A”?¿Qué tan grande es la fuerza normal sobre ella si su masa es de 5.00 g?.
R. , 0.098 N abajo
9. Una masa se desliza hacia abajo por un canal sin fricción, tal como se muestra en la figura. ¿A qué distancia horizontal del extremo del tobogán alcanzará el suelo?
10. Una bolita de masa m desliza sin toce sobre una superficie esférica de radio R= 0.5 m partiendo desde el punto...
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