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FISICA I
Hoja 1 / 4
Carrera: Ingeniería en Sistemas Trabajo Práctico V : TRABAJO Y ENERGIA
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Introducción:
Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo en movimiento, puede realizar trabajo sobre el cuerpo. El
trabajo es una cantidad escalar, calculada a partir de la fuerza y el desplazamiento.
W = F.d
La energía cinética es una cantidad escalar asociada al movimiento de la partícula. Se define como la
mitad del producto de su masa por el cuadrado de su velocidad.
K =1/2.m.v2
En cualquier desplazamiento de una partícula, el cambio en su energía cinética es igual al trabajo total
realizado por todas las fuerzas que actúan sobre la partícula
K = Wt
La potencia es la razón temporal a la que se realiza trabajo, es decir, el trabajo por unidad de tiempo.
P =W/t
Problemas Obligatorios
1) Calcular el trabajo realizado al elevar un cuerpo de 5 kg hasta una altura de 2 m en 3 s. Expresar el
resultado en joules y en ergios.
2) Hallar el trabajo realizado para arrastrar un trineo sobre una pista horizontal, una distancia de 8m.
La fuerza ejercida en la cuerda es de 75 N formando un ángulo de 28º con la horizontal.
3) Un automóvil de masa 1200 Kg que va a 25 m/s frena y bloque sus ruedas, deslizando hasta quedar
parado. Si e coeficiente de rozamiento cinético es 0,3 hallar el trabajo efectuado por el rozamiento y
la distancia de detención.
4) Calcular la energía cinética de un cuerpo de 150 N de peso que se mueve a una velocidad de 3 m/s.
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Carrera: Ingeniería en Sistemas Trabajo Práctico V : TRABAJO Y ENERGIA
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5) Un cuerpo de 49 N de peso cae libremente desde una altura de 14 m. Calcular la energía cinética
del mismo al llegar al suelo y demostrar que es igual a la energía potencial que tenía antes de
comenzar a caer.
6) Hallar la potencia media empleada en elevar una masa de 50 kg a una altura de 20 cm en 1 minuto.
Expresar el resultado en watt, CV y HP.
7) El motor de una grúa tiene una potencia de 1,8 kw. Calcular la velocidad con que la grúa subirá un
cuerpo de 450 kg.
8) Se sostiene un libro de 2 kg a una altura de 20 m sobre el suelo y se suelta en t = 0. a- ¿Cuál es la
energía potencial inicial del libro relativa al suelo? b- A partir de las leyes de Newton hallar la
distancia que cae el libro es 1 s y s velocidad. c- Hallar la energía potencial, la energía cinética y la
energía mecánica total del libro en 1 s. d- Hallar la energía cinética y la velocidad del libro
inmediatamente antes de llegar al suelo.
9) Hallar la potencia media empleada en elevar un peso de 24800 N a una altura de 100 m en 25 s.
10) Hallar el peso que puede arrastrar un vehículo de 6 CV de potencia sobre el terreno horizontal a la
velocidad de 25 km/h, sabiendo que el coeficiente de rozamiento entre el peso y el terreno es igual
a 0,2.
Problemas Propuestos
11) Un bloque de masa 3,75 kg. es arrastrado con rapidez constante una distancia de 4,06 m sobre un
piso horizontal rugoso por medio de una cuerda que ejerce una fuerza constante de 7,68 N y que
forma un ángulo de 15º sobre la horizontal. Se pide:
a) El trabajo total efectuado sobre el bloque.
b) El trabajo efectuado por la cuerda sobre el bloque.
(W=0)
(W=30.11 J)
c) El trabajo efectuado por la fricción sobre el bloque.
(W= - 30.11 J)
d) El coeficiente de fricción cinética entre el bloque y el plano.
(= 0.21)
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Hoja 3 / 4
Carrera: Ingeniería en Sistemas Trabajo Práctico V : TRABAJO Y ENERGIA
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------12) Un cuerpo de 4 kg. se mueve hacia arriba por un plano inclinado de 20º con respecto de la
horizontal. Sobre el cuerpo actúan las siguientes fuerzas: Una fuerza horizontal de 8 N, una fuerza
paralela al plano de 10 N favoreciendo el movimiento y una fuerza constante de fricción de 1 N. El
cuerpo se traslada 20 m a lo largo del plano partiendo del reposo.
a ) Calcular el trabajo total efectuado sobre el bloque.
(W= 62,2 J)
b) El trabajo que ejerce cada fuerza sobre el bloque.
( 150 J ; 200 J ; -20 J)
c) Determinar la rapidez final del bloque.
(v= 5.57 m/s)
13) Se emplea un helicóptero para elevar desde el océano verticalmente hasta 15 m un hombre de 710
N por medio de un cable. La aceleración del hombre es de g/10.
a) ¿Qué trabajo realiza el helicóptero sobre el hombre?
(W= 11715 J)
b) ¿Qué trabajo hace la fuerza gravitacional sobre el hombre?
(W= -10650 J)
c) ¿Cuál es la energía cinética del hombre antes de llegar al helicóptero? (W= 1065 J)
14) Calcule la energía cinética de los siguiente objetos que se mueven a las siguientes velocidades:
a) Un jugador de fútbol americano de 110 kg que corre a 7,1 m/s
( 2772.55 J)
b) Una bala de 4,2 g a 950 m/s
(1895.25 J)
c) Un portaaviones de 91400 tn a 32 nudos
(3441.3 kWH
14) Un automóvil de 1110 kg viaja a 46 km/h por una carretera llana. Se accionan los frenos para
disminuir 51 KJ de energía cinética.
a) ¿Cuál es la velocidad final del automóvil?
( 8.43 m/s )
b) ¿Cuánta más energía cinética deberá eliminarse por los frenos para detener el
automóvil?
( 39.505 kJ
15) Un hombre que corre tiene la mitad de la energía cinética de un niño de la mitad de la masa que él
posee. El hombre aumenta su velocidad a razón de 1 m/s y luego tiene la misma energía cinética del
niño. ¿Cuáles eran las velocidades originales del hombre y el niño?
Hombre: v= 2,41 m/s
Niño: v= 4,82 m/s
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Hoja 4 / 4
Carrera: Ingeniería en Sistemas Trabajo Práctico V : TRABAJO Y ENERGIA
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------16) Un disco de 125 g es arrojado desde una altura de 1,06 m sobre el suelo a una velocidad de 12,3
m/s. Cuando ha alcanzado una altura de 2,32 m, su velocidad es de 9,57 m/s.
a) ¿Cuánto trabajo efectuó la gravedad sobre el disco?
( 1.54 J )
b) ¿Cuánta energía cinética se perdió debido a la resistencia del aire?
(2.19 J)
17) Una señora de 57 kg asciende por un tramo de escalones que tiene una pendiente de 4,5 m en 3,5 s
¿Qué potencia deberá emplear?
( 720 W )
18) Al comenzar una carrera, un corredor de 68,2 kg corre los primeros 7,04 m en 1,6 s desde el reposo
y acelerando uniformemente.
a)¿Cuál es la velocidad del corredor al final de 1,6 s?
( 8.8 m/s )
b)¿Cuál es la energía cinética del corredor?
( 2640 J )
c)¿Qué potencia promedio genera el corredor durante el intervalo 1,6 s?
( 1650 W )
19) Un fabricante de autos reporta que la potencia máxima desarrollada por un motor de un automóvil
de 1230 kg de masa es de 92,4 kW. Halle el tiempo mínimo en el cual el automóvil podría acelerar
desde el reposo hasta 29,1 m/s.
( 5.63 s )
20) Un automóvil de 1680 kg parte del reposo en una carretera llana y logra una velocidad de 72 km/h
en 33 s.
a) ¿Cuál es la energía cinética del automóvil al final de los 33 s?
( 336 kJ )
b) ¿Cuál es la potencia neta promedio desarrollada por el automóvil durante el intervalo de los
33s?
( 10.181 kW )
21)Un bloque de granito de 1380 kg es arrastrado hacia arriba por un plano inclinado a una velocidad
constante de 1,34 m/s por un malacate de vapor ubicado a una altura de 28,2 m respecto de la
horizontal, y a una separación de 39,4 m en la horizontal respecto del bloque. El coeficiente de fricción
entre el bloque y el plano inclinado es de 0,41. ¿Qué potencia debe suministrar el malacate? ( 16.6 kW)