Problemas de Trabajo y Energía

1) Si el trabajo neto sobre un cuerpo es negativo, entonces: R= Su velocidad disminuye, el cuerpo se mueve desaceleradamente.

2) Señala V o F:

a) El trabajo de la fuerza normal es cero. V

b) El trabajo es una magnitud vectorial. V

c) El trabajo realizado por el peso es siempre nulo. F

3) Un bloque de 100 N de peso se encuentra en una superficie horizontal, donde μk=0,25, ángulo 37°, d=5m.

a) ¿Cuál será el trabajo realizado por cada una de las fuerzas? R= 400J

b) ¿Cuál es el trabajo neto? R= 350J

4) Un bloque de 2000 N de peso resbala por un plano inclinado.

a) Calcular el trabajo realizado por cada fuerza. R= 160J

b) Calcular el trabajo neto para un d=0,1m. R= 160J

5) Hallar el trabajo neto de un bloque de 10 kg que se desplace de A hacia C. R= 1400J

6) ¿Cuál es el trabajo mínimo necesario para empujar un automóvil de 950 kg? R= 7.44

7) Si una mujer saca un cubo de 20 kg y efectúa 6.00 kJ de trabajo, ¿cuál es la profundidad del pozo? R= 30,6 m

8) El bloque mostrado es soltado en su posición A, y luego de 4 s recorre una d=16 m. Hallar el trabajo. R= -240J

9) Un niño asciende 80 m por una colina inclinada en 30°, arrastrando un carro de 10 kg. Calcula:

a) Normal y peso del carro. R= N= 86.6 N, P= 98 N

b) Tensión de la cuerda y fuerza de roce. R= T= 86.64 N, F_roce = 43.3 N

c) Trabajo neto sobre el cuerpo. R= 160J

10) Se ejerce una fuerza F=30 N sobre un bloque de peso w=5 N, coeficiente de fricción=0,25. Calcule:

a) El trabajo de la fuerza normal. R= 0 J

b) El trabajo realizado por la fuerza de 30 N. R= 120J

c) El trabajo realizado por el peso. R= -10J

d) El trabajo realizado por la fuerza de fricción. R= -4.3J

e) El trabajo neto. R= 105,67J

f) Si el cuerpo parte del reposo en A, determine su rapidez al pasar por el punto B. R= 29,56 m/s

11) Una fuerza constante de 16.0 N dirigida a 25° sobre un bloque de 2.5 kg sin fricción. Calcule:

a) El trabajo realizado por la fuerza. R= 31.9J

b) La fuerza normal. R= 22.65 N

c) La fuerza de la gravedad. R= 24.5 N

d) La fuerza neta. R= 16 N

12) Un bloque de 6.0 kg inicialmente en reposo es jalado hacia la derecha sin fricción, por una fuerza horizontal de 12 N. Encuentre la velocidad. R= 3.5 m/s

13) Un martinete de 2100 kg se usa para enterrar una viga I de acero en la tierra. Calcule la fuerza promedio que la viga ejerce. R= 857.5 N

14) Un niño de 400 N está en un columpio unido a cuerdas de 2.00 m de largo. Calcule la **energía potencial gravitatoria** cuando:

a) Las cuerdas están horizontales. R= 800J

b) Las cuerdas forman un ángulo de 30° con la vertical. R= 103J

c) Está en el fondo del arco circular. R= 0 (nivel de referencia)

15) Un cuerpo de 0.4 kg se encuentra en reposo. Calcule:

a) La rapidez del cuerpo. R= 9.03 m/s

b) La rapidez del cuerpo al llegar al plano inclinado. R= 7.25 m/s

c) L R= 4.4 m

16) Un cuerpo de 2 kg de la figura, parte del reposo y desciende. Calcule:

a) La rapidez con la que llega a B. R= 20 m/s

b) La rapidez con la que comienza a subir. R= 18 m/s

c) La constante elástica del resorte. R= 1600 N/m

17) Una piedra de 20.0 kg se desliza por una superficie horizontal áspera a 8.0 m/s, coeficiente de fricción 0.200. Calcule la potencia térmica media. R= 160 watts

18) Cuando el motor de 75 kW (100 hp) está desarrollando su potencia máxima, con una masa = 700 kg, ¿qué fracción de la potencia del motor se está invirtiendo? R= 17500 watts

19) Un elevador vacío tiene una masa de 600 kg y está diseñado para subir con rapidez constante, con un motor de 40 hp. ¿Cuántos pasajeros como máximo pueden subir en el elevador? (masa = 65 kg por persona) R= 28 pasajeros

20) El portaaviones John F. Kennedy tiene una masa de 7.4 x 10^7 kg y una potencia máxima de 280,000 hp. ¿Qué magnitud tiene la fuerza de resistencia del agua? R= 8.1 x 10^6 N

21) El motor de una lancha tiene una potencia de 100 kW. Si su eficiencia es del 40%, ¿cuánto es la resistencia del agua? R= 8000 N

22) ¿Cuántos litros de agua puede extraer una bomba de 4 kW y 60% de eficiencia en una hora? R= 8640 litros

23) Hallar la potencia que desarrolla el motor mostrado para que levante al bloque de 2 kg desde el reposo. R= 48 W

24) Un automóvil de 1300 kg sube por una pendiente con el motor apagado a velocidad constante. ¿Qué potencia debe desarrollar el motor del automóvil para que suba la misma pendiente a velocidad constante? R= Depende del ángulo de la pendiente y la velocidad. Faltan datos.

Problemas de Vectores y Cinemática

1) Cual de las siguientes magnitudes no es una magnitud vectorial: Densidad

2) Se define el sentido de un vector como: La orientación de la saeta o punta de flecha.

3) Expresar el vector C=(20;40° NO) en coordenadas rectangulares y polares: a) (12.85; 15.32) b) 20; 130°

4) En el triángulo vectorial, el vector Q es igual a: Q= -R – T

5) Sea θ el ángulo entre dos vectores A y B, donde B=A/2 y C=3A/2. θ= 180°

6) Si la suma de 3 vectores no nulos P, Q y M es igual a cero… R= P, Q y M son, necesariamente, lados de un triángulo.

7) Para los vectores mostrados en la figura, la magnitud de A+B+C+D+E es: R= 4

8) Los vectores mostrados en la figura están inscritos en una circunferencia de radio R. La suma de los 5 vectores es: R= 2R

9) Si el módulo del vector A es 5√2, encontrar el módulo de los componentes de A. Ax = 5, Ay = 5

10) El gráfico representa el movimiento de una partícula. La rapidez media y la velocidad media en m/s son: R= 20; 20

11) El gráfico de la figura representa el movimiento de dos partículas en línea recta con velocidades 4 y 6 m/s. R= 150 m

12) La pendiente de la curva para una gráfica de posición vs. tiempo representa: R= La velocidad instantánea de la partícula.

13) Encierre el literal correcto:

a) Siempre que la aceleración tiene el mismo sentido que la velocidad, la rapidez aumenta. V

b) Desplazamiento y trayectoria son lo mismo. F

c) Siempre que el desplazamiento y la aceleración tienen la misma dirección, la rapidez aumenta. F

d) Cuando el móvil tiene velocidad inicial y final igual a cero, el desplazamiento es cero. V

14) En MRUV no se cumple que: R= Siempre que la aceleración es cero, el móvil está detenido.

15) Si una partícula es acelerada desde el reposo con aceleración constante = a, el espacio recorrido en el 4to segundo es: R= 7/2 a

16) Una partícula parte del reposo y realiza un MRUV. Durante los primeros 15 s tiene una velocidad media de 20 m/s. R= 26.7 m/s

17) Un objeto se lanza verticalmente hacia arriba. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? R= Su rapidez al volver a su punto de partida es igual a la rapidez inicial.

18) Una pelota es lanzada verticalmente hacia arriba. En t=1.0 s, su velocidad y altura son: R= -0.2 m/s; 4.9 m (considerando g = 9.8 m/s²)

19) Un objeto se lanza verticalmente hacia arriba con una velocidad Vo. ¿En cuánto tiempo recorre 10 m? R= Depende de Vo. Faltan datos.

20) Una piedra se lanza verticalmente desde un punto A con v=80 m/s. ¿A qué distancia de A se encontrará la piedra cuando su velocidad sea de 40 m/s? R= 300 m

21) Dos móviles están separados 168 km y se cruzan en 7 h. Si uno de los móviles tiene una velocidad de 11 km/h, ¿cuál es la velocidad del más veloz? R= 13 km/h

22) Un ciclista y un camión se mueven con rapidez de 5 m/s y 12 m/s, respectivamente, en la misma dirección. Si inicialmente están separados 100 m, determina la distancia entre ellos después de t=20 s. R= 240 m

23) El gráfico representa el movimiento de un móvil en línea recta. La velocidad media es: R= 1.25 km/h

24) En el momento en que un semáforo cambia a verde, parte un auto del reposo con a=1.8 m/s². En ese mismo instante, es sobrepasado por un camión con MRU a una velocidad de 9 m/s. Calcule:

a) El tiempo en que el auto alcanza al camión. R= 10 s

b) La distancia recorrida por el auto hasta alcanzar al camión. R= 90 m

c) La velocidad del auto al alcanzar al camión. R= 18 m/s

25) Suponga que un objeto viaja desde un punto en el espacio a otro. Haga una comparación entre la distancia recorrida y el desplazamiento. R= El desplazamiento es siempre menor o igual a la distancia recorrida.

26) Dos partículas se mueven en línea recta con velocidades como se muestra en el gráfico. En t=60 s, encuentre la relación de velocidades (Va/Vb). R= 22/15

27) Desde el techo de un edificio se lanza un objeto verticalmente y hacia arriba con v=12 m/s. Si luego de t=5 s el objeto llega al suelo, determine la altura del edificio. R= 65 m

28) Una pelota es lanzada verticalmente hacia arriba desde el nivel de la calle con una rapidez de 20 m/s. ¿Cuánto tiempo tarda en alcanzar una altura de 12 m? R= 0.73 s y 3.3 s (dos soluciones)

29) Una caja cae desde el reposo desde una altura H=20 m. Determine el tiempo que tarda en llegar al suelo. R= 2 s

30) Un muchacho da vueltas a una honda con una piedra de masa=m. La tensión en la cuerda cuando la piedra está en su punto más alto y más bajo de su trayectoria es: R= En el punto más alto: mg + mv²/r, en el punto más bajo: mv²/r – mg

31) Un objeto se arroja verticalmente hacia arriba. En la cúspide de la trayectoria, el objeto estará: R= En reposo instantáneo.

32) Una masa m resbala por una pista sin fricción con un rizo circular de radio R. Si la masa comienza a una altura h=ho, ¿cuál debe ser la altura mínima ho para que la masa complete el rizo? R= 5/2 R

33) Una partícula de 2 kg pasa por el punto A de un plano inclinado liso con energía mecánica de 64 J. Calcular:

a) La magnitud de la velocidad en el punto A. R= 8 m/s

b) La energía perdida en el tramo CD de longitud=30 m si existe fricción. R= Depende del coeficiente de fricción. Faltan datos.

c) La compresión máxima de un resorte de constante k al final del recorrido si la partícula se detiene completamente. R= Depende de la constante k del resorte. Faltan datos.