Universidad

1º Óptica. Ejercicios Tipo Tema 4. Energía
Trabajo
1. [SJ, p.185] La fuerza gravitacional ejercida por el Sol sobre la Tierra mantiene a ésta en órbita alrededor de él. Supongamos que la órbita es perfectamente circular. El trabajo realizado por esta fuerza gravitacional durante un pequeño intervalo de tiempo en el que la Tierra se desplaza sobre su órbita es: a) cero b) positivo c) negativo d)imposible de determinar Sol.: (a) 2. [SJ, p.185] La figura muestra cuatro situaciones en las que una fuerza se aplica a un objeto. En los cuatro casos, la fuerza tiene el mismo módulo y el desplazamiento es hacia la derecha. Clasifique las situaciones en el orden del trabajo realizado por la fuerza sobre el objeto, del más positivo al más negativo Sol.: (c), (a), (d), (b) 5. [SJ, p.210] Cuando uncuerpo de 4.00kg se cuelga verticalmente de un resorte, éste se estira 2.50cm. Si a continuación se retira el cuerpo de 4.00kg, (a) ¿cuánto se estira el resorte si colgamos un bloque de 1.50kg?, y (b) ¿cuánto trabajo debemos realizar para estirar el muelle 4.00cm desde su posición de equilibrio? Sol.: (a) 0.937cm; (b) 1.26J

Energía cinética
6. [SJ, p.211] Una partícula de 0.600kg se mueve delpunto A al punto B. En A su velocidad es de 2m/s. En B su energía cinética es de 7.50J. (a) ¿Cuál es la energía cinética en A?. (b) ¿Cuál es su velocidad en B?. (c) ¿Cuál es el trabajo total realizado sobre la partícula cuando se mueve de A a B? Sol.: (a) 1.2J, (b) 5m/s, (c) 6.3J 7. [SJ, p.211] Una pelota de 0.300kg tiene una velocidad de 15.00m/s. (a) ¿Cuál es su energía cinética. (b) Si seduplicara su velocidad, ¿cuál sería su energía cinética? Sol.: (a) 33.8J, (b) 135J

d

Energía potencial y Conservación de la energía
8. [SJ, p.240] Un bloque de 1000kg, inicialmente en reposo, se desliza sin rozamiento por un plano inclinado 40º sobre la horizontal, cuya longitud es de 135 pies (1 pie=0.3048m). Determine la energía potencial del sistema bloque-Tierra en las posiciones (a)inicial y (b) final del bloque, y (c) el cambio de la energía potencial Sol.: (a) 259 kJ, (b) 0, (c) -259 kJ 9. [SJ, p.223] Una pelota se conecta a un resorte ligero suspendido verticalmente. Cuando se desplaza hacia abajo desde su posición de equilibrio y se suelta, la pelota oscila hacia arriba y abajo. ¿Qué formas de energía hay durante el movimiento? a) Cinética y potencial elástica b) Cinética ypotencial gravitacional c) Cinética, potencial elástica y potencial gravitacional d) Potencial elástica y potencial gravitacional Sol.: (c) 10. [SJ, p.224] Una pelota de masa m se deja caer desde una altura h sobre el suelo. Despreciando la resistencia del aire, determine la velocidad de la pelota cuando está a una altura y sobre el suelo Sol.: v

3. [SJ, p.209] Un bloque de 2.50kg de masa esempujado 2.20m a lo largo de una mesa horizontal sin fricción, por una fuerza constante de 16.0N dirigida 25.0º por debajo de la horizontal. Determine el trabajo realizado sobre el bloque por (a) la fuerza aplicada, (b) la fuerza normal ejercida por la mesa, y (c) la fuerza gravitacional. (d) Determine el trabajo total realizado sobre el bloque (e) Suponga ahora que hay rozamiento entre la mesa y elbloque, y k=0.170. Determine el trabajo total realizado sobre el bloque Sol.: (a) 31.9J, (b) cero, (c) cero, (d) 31.9J, (e) 20.2J 4. [SJ, p.210] La fuerza que actúa sobre una partícula varía como se muestra en la figura. Determine el trabajo realizado por la fuera cuando la partícula se mueve (a) entre x=0 y x=8.00m, (b) entre x=8.00m y x=10.0m, y (c) entre x=0 y x=12.0m

2 g (h

y)

Sol.:(a) 24.0J, (b) -3J, (c) 18J

11. [SJ, p.241] Dave Johnson, el ganador de la medalla de bronce en salto de altura en los Juegos Olímpicos de Barcelona se eleva del suelo con una velocidad cuya componente vertical es de 6.00m/s ¿Qué altura alcanza en el salto? Sol.: (a) 1.84m 12. [SJ, p.240] Un bloque de masa 0.250kg se coloca sobre la parte superior en un resorte vertical de k=5000N/m, y se...