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Universidad Nacional de Salta
Departamento de Física
Física 1
Año 2008
Trabajo Práctico Nº 3
Trabajo y Energía
1.- Una masa de 5 kg se eleva a una altura de 4 m por una fuerza vertical de 80 N. Determina: a) el
trabajo realizado por la fuerza, b) el trabajo realizado por la gravedad y c) la energía cinética final
de la masa si originalmente se encontraba en reposo.
2.- La fuerza que actúa sobre una partícula varía, en F x (N)
función de la posición, como indica la figura 1. Encontrar
2
el trabajo realizado por la fuerza sobre la partícula durante
su desplazamiento de x = 0 m a x = 6 m.
1
6
x (m)
3.- Se levanta una distancia de 2 m, desde el suelo, un bloque de 5 kg de masa, mediante una fuerza
aplicada hacia arriba de 50 N. Determinar: a) el trabajo realizado por la fuerza aplicada, b) el
trabajo realizado por la gravedad, c) la velocidad final del bloque.
4.- Un granjero engancha su tractor cargado con leña y lo arrastra 20 m sobre el suelo horizontal. El
peso total del trineo y la leña es de 14 700 N. El tractor ejerce una fuerza constante de 5000 N a
36,9º sobre la horizontal. Una fuerza de fricción de 3500 N se opone al movimiento. a) Calcular el
trabajo realizado por cada fuerza que actúa sobre el trineo y el trabajo total de todas las fuerzas. b)
Suponer que la rapidez inicial v1 es 2 m/s, ¿cuál es la rapidez final del trineo después de avanzar 20
m?
5.- La masa del bloque de la figura 1 es de 5 kg y se ejerce una fuerza de 12 N. Determina el trabajo
realizado y la velocidad final del bloque cuando ha recorrido 3 m, suponiendo que parte del reposo
y que no hay fricción.
F3
F3
30º
30º
Fig. 1
F1
F2
Fig. 2
6.- Un bloque asciende por un plano inclinado que forma un ángulo de 30º con la horizontal por la
acción de tres fuerzas representadas en la figura 2. La fuerza F1 es horizontal y de 20 N. F2 es
normal al plano y de 10 N. F3 es paralela al plano y de 15 N. Sabiendo que el punto de aplicación de
cada una de las fuerzas se desplaza 3 m, calcular el trabajo realizado por cada una de ellas.
7.- Una mujer que pesa 600 N se sube a una balanza que contiene un
resorte rígido. En equilibrio, el resorte se comprime 1 cm bajo su
peso. Calcule la constante de fuerza del resorte y el trabajo total
efectuado sobre él durante la compresión.
8.- Un cuerpo de 2 kg experimenta un desplazamiento ∆s = 3mi +
3mj – 2mk a lo largo de una línea recta. Durante el desplazamiento
actúa sobre el cuerpo la fuerza constante F = 2Ni – 1Nj + 1Nk. a)
Determina el trabajo realizado por F en este desplazamiento. b) Determina la componente de F en
la dirección y sentido del desplazamiento.
9.- Demostrar que el trabajo para elevar un cuerpo una altura h utilizando un plano inclinado sin
rozamiento es el mismo que al elevarlo verticalmente a esa altura.
10.- Un bloque de 2 kg está sujeto a una altura de 20 m por encima del suelo y se deja en libertad. a)
¿Cuál es la energía potencial original del bloque relativa al suelo? b) ¿Cuál es su energía cinética en
el momento justo antes de chocar contra el suelo?
11.- Un cuerpo de 5 kg de masa cae libremente desde una altura de 3 m. Calcular la energía cinética
del cuerpo en el momento de llegar al suelo y demostrar que es igual a la energía potencial del
mismo antes de la caida.
12.- Se lanza una piedra hacia delante deslizando sobre el suelo con una velocidad de 25 m/s.
Sabiendo que el coeficiente de rozamiento cinético entre el suelo y la piedra es igual a 0,25, hallar
el tiempo que tardará en detenerse y la distancia recorrida.
13.- A un cuerpo de 50 kg de masa se le aplica una fuerza constante de 8 N formando un ángulo de
30º con la horizontal. Suponiendo que no existe rozamiento, hallar la velocidad del cuerpo después
de haber recorrido una distancia de 6 m, partiendo del reposo.
14.- Un automóvil de 1 600 kg de masa desciende por una pendiente que forma un ángulo de 25º
con la horizontal. El conductor aprieta el freno cuando la velocidad es de 15 m/s. Calcular la fuerza
(paralela al plano) que ejercen los frenos sabiendo que el automóvil recorre una distancia de 30 m
antes de detenerse.
15.-Una masa m = 1 kg desliza sin rozamiento entre los puntos A y D del riel que se muestra en la
figura. Cuando se encuentra en el punto A la masa tiene una velocidad vA=5,6 m/s, desliza hasta B
y sube, alcanzando el punto C con velocidad vC=0. Sigue deslizando hasta llegar a D. En el tramo
DE hay un coeficiente dinámico de rozamiento µ=0,35 por lo que en el punto E la masa se detiene.
a) ¿Cuál es la energía mecánica de m en el punto C? b) ¿A qué altura se encuentra el punto A? c)
¿Cuál es la velocidad del bloque en el punto B? ¿Y en el punto D? d) ¿Cuál es el trabajo de la
fuerza de roce? ¿Cuál es la distancia entre los puntos D y E?
16.- La figura muestra un bloque A de 5 kg que cuelga de
una cuerda (de masa despreciable) que pasa por una polea
y está sujeta a otro bloque B de 7 kg que está apoyado
sobre una mesa. El coeficiente de fricción cinética es 0,3.
El bloque B se empuja contra un resorte de constante 500
N/m, y lo comprime 25 cm. Se suelta el bloque dejándolo
en libertad. Determina la velocidad que tienen los bloques
cuando el bloque A ha caído una distancia de 35 cm.
B
A
17.- Una masa de 5,0 kg se une a una cuerda ligera que pasa
sobre una polea sin fricción y sin masa. El otro extremo de la
cuerda se une a una masa de 3,5 kg, como se muestra en la
figura. A partir del análisis de energía determinar:
a) si se conserva la energía mecánica del sistema formado por los
dos cuerpos
b) si se conserva la energía mecánica de cada cuerpo
c) la velocidad final de la masa de 5,0 kg después de que ha caído
(desde el reposo) 2,5m.
d) la aceleración del sistema e) la tensión de la cuerda
18.- En la parte inferior de un plano inclinado (α = 30º) se encuentra un resorte de constante elástica
k = 200 N/m. De un punto 1 a una distancia d del extremo libre del resorte (señalado como e en los
graficos) se suelta un bloque de masa M = 4 kg, siendo μD = 0,28 el coeficiente de roce dinámico
entre el plano y el bloque (todo el plano). El bloque comprime el resorte una longitud x = 1/2 m
(punto 2) y luego asciende deteniéndose en algun punto.
a) Halle los módulos de la fuerza normal y de roce dinámico.
b) ¿Se conserva la energía del sistema? Explique.
c) ¿Dónde tomaría el nivel de energía potencial cero?. Indique en la gráfica.
d) Determine la distancia d .
19.- La velocidad de sustentación de un avión es de 144 km./h y su masa es de 15000 kg. Si se
dispone de una pista de 1000 m, ¿cuál es la potencia mínima que debe desarrollarel motor para que
el avión pueda despegar?.
20.- Para arrastrar un cuerpo de 100 kg por un terreno horizontal se emplea una fuerza constante
igual a la décima parte de su peso y formando un ángulo de 45º con la horizontal, calcular: a) el
trabajo realizado por tal fuerza en un recorrido de 100m, b) si este trabajo se ha realizado en 11 min
49 s, ¿qué potencia se habrá desarrollado?
21.- Un elevador tiene una masa de 1000 kg. y transporta una carga máxima de 800 kg. Una fuerza
de fricción constante de 4000 N retarda su movimiento hacia arriba.
a) ¿Cuál debe ser la mínima potencia entregada por el motor para levantar el elevador a una
velocidad constante de 3 m/s?
b) ¿Qué potencia debe entregar el elevador en cualquier instante si se diseña para brindar una
aceleración hacia arriba de 1,0 m/s?