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ACTIVIDADES PARA LA ASIGNATURA FÍSICA
Melquisedec Lemos García. Lic: Matemáticas y física.
GUÍA: TRABAJO, POTENCIA Y ENERGÍA MECÁNICA.
LOGROS.
Defino los conceptos de trabajo, potencia y diferencia sus unidades.
Establezco las condiciones para que una fuerza que actúa sobre un cuerpo
realice trabajo.
Realizo problemas de aplicación de trabajo y potencia.
ACTIVIDADES Y ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE
Describe los conceptos trabajo potencia y energía a partir del punto de vista de
la física. Relaciona los conceptos de trabajo, energía cinética y potencial a
partir del estudio del teorema del trabajo y la energía. Aplica el concepto de
energía potencial, trabajo y conservación de energía a partir de ejemplos
relacionados con el tema. Establece relaciones entre variables a partir del
análisis de unidades. Describe cualitativa y cuantitativamente situaciones
físicas relacionadas con trabajo, potencia y energía.
CONSULTA LOS SIGUIENTES CONCEPTOS.
Trabajo, potencia, sus respectivas unidades, condiciones para que una fuerza
realice trabajo. Relación entre el trabajo y la potencia.
DESPUÉS DE TUS CONSULTAS, ANALIZA REFLEXIONA Y RESPONDE
Define con tus palabras qué es trabajo.
¿Cómo se define físicamente el trabajo realizado por una fuerza?
¿Cuáles son las condiciones que deben cumplirse para que una fuerza realice
trabajo?
¿Cuáles son las unidades de trabajo?
Define qué es un julio y qué es un ergio.
¿Qué relación existe entre el julio y el ergio; es decir, cuántos ergios tiene un
julio y cuántos julios tiene un ergio?
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ACTIVIDADES PARA LA ASIGNATURA FÍSICA
Melquisedec Lemos García. Lic: Matemáticas y física.
Define con tus palabras qué es potencia.
¿Cuáles son las unidades de la potencia?
Define qué es un wattio, un kilovatio y un megavatio.
¿El caballo de fuerza, el caballo a vapor, el kilovatio hora, son unidades de
potencia o de trabajo? (Explica c/u)
¿Cuantos vatios tiene un caballo de fuerza? ¿Cuantos tiene un caballo a
vapor?
¿Cuántos julios tiene un kilovatio hora?
Expresa en función de sus unidades la relación entre julio y wattio; julio y
newton; wattio y newton.
Investiga cuál es la potencia aproximada de cada uno de los siguientes
electrodomésticos: televisor, plancha, nevera, lavadora.
RESUELVE LOS SIGUIENTES EJERCICIOS
1. ¿Qué trabajo realiza una fuerza de 15 newton cuando desplaza un cuerpo
18m en la misma dirección en que se aplicó?
2. Una fuerza de 15 Newtons se ejerce sobre un cuerpo a través de una
cuerda formando un ángulo de 30º con la horizontal. Si el cuerpo se desplaza
20 metros horizontalmente, ¿qué trabajo realiza dicha fuerza?
3. Un bulto de cemento de 40 kg es conducido en el hombro horizontalmente
por una persona una distancia de 28 metros, luego lo lleva hasta una
plataforma que se encuentra a 12m de altura. ¿Qué trabajo realiza la persona?
4. Un hombre levanta un cuerpo hasta una altura de 12 m. Si dicho cuerpo
tiene una masa de 50 kg ¿Qué potencia desarrolla la persona sabiendo que
dicha actividad la realiza en medio minuto?
5. Un motor tiene una potencia de 20 kilovatios. Con qué velocidad subirá una
plataforma de 800 kg. de masa?
6. ¿Cuánto tiempo tarda un motor de 25 kilovatios en realizar un trabajo de
12.000 julios?
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7. Un ascensor levanta 6 pasajeros a 30 metros de altura en minuto y medio;
cada pasajero tiene una masa de 65 Kg y el ascensor una masa de 900 kg.
Calcula la potencia desarrollada por el motor.
8. Una lavadora permanece en funcionamiento durante hora y media. Si la
potencia de dicho electrodoméstico es 2.000 wattios, y el kilovatio hora cuesta
$ 240, ¿cuál es el costo que se debe pagar?
9. Un cuerpo de 80 Kg se desea levantar hasta una altura de 15 m. por medio
de un plano inclinado y con ayuda de una cuerda que forma un ángulo de 30º
con la horizontal. Si la fuerza que se ejerce a través de la cuerda es de 650 N.
y el coeficiente de rozamiento cinético entre la superficie y la masa es 0,2,
calcular a) el trabajo realizado por cada una de las fuerzas que actúan sobre el
cuerpo. b) el trabajo neto realizado.
10. La locomotora de un tren ejerce una fuerza constante de 50.000 Newton
sobre el tren cuando lo arrastra por una vía horizontal a la velocidad de 50
km/h. ¿Qué trabajo realiza la locomotora en cada kilómetro de recorrido y cuál
es la potencia que desarrolla en cada Km?
11. Dos jóvenes del mismo peso suben por una escalera hasta el cuarto piso
de un edificio. Si tardan 50 y 40 s respectivamente.
¿Cuál de los dos realiza más trabajo?
¿Cuál de los dos desarrolla mayor potencia?
12. Si parten de la superficie de la tierra y cada piso tiene 3,5 metros de altura,
calcula el trabajo de cada joven y la potencia que desarrolla cada uno,
sabiendo que su masa es de 60 kilogramos.
13. Un deportista de 70 Kg asciende verticalmente por una cuerda hasta una
altura de 5m.
¿Qué trabajo realiza el deportista?
¿Qué potencia desarrolla si el ascenso lo realiza en 20 s.?
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ACTIVIDADES PARA LA ASIGNATURA FÍSICA
Melquisedec Lemos García. Lic: Matemáticas y física.
LA ENERGÍA Y SUS UNIDADES
LOGROS:
Diferencia los conceptos de: energía cinética, energía potencial y energía
mecánica.
Enuncia e interpreta el teorema del trabajo y la energía en función de: la
energía cinética, la energía potencial gravitacional y la energía potencial
elástica.
Aplica el teorema del trabajo y la energía y el principio de conservación de la
energía en la solución de problemas prácticos.
CONSULTA LOS SIGUIENTES CONCEPTOS:
Energía, clasificación de la energía, energía mecánica, energía potencial,
energía cinética, teorema del trabajo y la energía principio de conservación de
la energía, energía renovable y no renovable.

DESPUÉS DE TUS CONSULTAS, ANALIZA REFLEXIONA Y
RESPONDE
1. Define con tus palabras qué es energía y cuáles son sus unidades.
2. Escribe y define las clases de energía que existen.
3. ¿Cuál es la diferencia y relación entre energía cinética, energía potencial
y energía mecánica? (Escribe la ecuación con que se expresa c/u.)
4. Explica el teorema del trabajo y la energía en función de: la energía
cinética, la energía potencial gravitacional y la energía potencial elástica.
5. Explica lo que dice el principio de conservación de la energía mecánica.
Da ejemplos.
6. Qué le sucede a la energía potencial, a la energía cinética y a la energía
mecánica de un cuerpo cuando: a) Se lanza verticalmente hacia arriba,
b) Se lanza vertical hacia abajo.
7. ¿Qué son energías renovables y energías no renovables? Da ejemplos.
8. Escribe un concepto y un ejemplo de cada uno de las energías
siguientes: a) Energía solar, b). Energía hidráulica, c). Energía eólica, d)
Energía mareomotriz, e). Energía geotérmica, f). Energía nuclear.
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9. Un cuerpo se lanza en A y sigue la trayectoria indicada en la figura. (No se
tiene en cuenta el
rozamiento.) ::::...........................................:::................................
o
o
o
o
o
¿En qué punto tendrá mayor energía potencial?
¿En qué punto tendrá mayor energía cinética?
¿En qué punto tendrá mayor energía mecánica?
¿Qué le sucede a la energía potencial cuando el cuerpo se
desplaza de A a B? ¿ y de B a C?
¿Qué le sucede a la energía cinética cuando el cuerpo se
desplaza de A a B? ¿ y de B a C? ¿Qué le sucede a la energía
mecánica?
10. Plantea un ejemplo de cada uno de los siguientes casos.
a. Un cuerpo con el cual se asocia energía cinética pero no-energía
potencial
b. Un cuerpo con el cual se asocia energía potencial, pero, no-energía
cinética
c. Un cuerpo con el cual se asocia a la vez energía potencial y energía
cinética.

RESUELVE LOS SIGUIENTES EJERCICIOS
1. ¿Cuál es la energía potencial que posee un cuerpo de 30 Kg cuando se
encuentra a una altura de 10 m?
2. ¿Cuál es la energía cinética que lleva un cuerpo de 45 kg. que se
desplaza con una velocidad de 36 m/s?
3. ¿Qué trabajo se debe realizar sobre un cuerpo de 15 kg. para que
incremente su velocidad de 3 m/s a 10 m/s?
4. ¿Qué trabajo se debe realizar para detener un cuerpo de 70 Kg que
viaja a la velocidad de 20 m/s?
5. ¿Qué trabajo se debe realizar para triplicar la velocidad de un cuerpo
que posee 10 julios de energía cinética inicial?
6. ¿Qué velocidad adquiere un cuerpo de 5 kg. que viaja a la velocidad de
3m/s. cuando sobre él se realiza un trabajo de 80 julios?
7. ¿Qué energía cinética adquiere un cuerpo de 8 kg. al llegar al suelo si se
deja caer libremente desde la altura de 100 m?
8. ¿Qué trabajo se debe hacer para elevar un cuerpo de 15 kg. desde una
altura de 20m hasta una altura de 30 m?
9. Un avión de 15.000 kg. vuela horizontalmente a una altura de 1200
metros con velocidad de 320km/h. Calcula la energía cinética, la energía
potencial y la energía mecánica del avión.
10. La constante de elasticidad de un resorte es 25 N/m. Calcula la energía
potencial elástica que posee un cuerpo de 5 kg. sujeto al resorte, que se
desplaza a 0,8 m de su punto de equilibrio.
11. ¿Cuánto se debe estirar un resorte de constante de elasticidad 45 N/m
para que una masa sujeta horizontalmente posea una energía potencial
elástica de 820 julios?
12. Un cuerpo de 1 Kg de masa se encuentra inicialmente a una altura de
100 m y se deja caer libremente. Calcula la energía potencial, la energía
cinética y la energía mecánica del cuerpo a esta altura. Y cada vez que
descienda 20 m
13. Un cuerpo de 80 kg. se desliza por una pista sin rozamiento, como lo
indica la figura. Calcula la energía potencial, la energía cinética, la
energía mecánica y la magnitud de la velocidad en los puntos A, B y C.
...........................................
TRABAJO Y ENERGÍA
Nuestro objetivo en esta unidad es interpretar los conceptos que tienen que ver
con trabajo y energía desde el punto de vista de la física, y establecer las
diferencias de los mismos desde la cotidianidad. El trabajo que realiza una
fuerza constante F, que actúa sobre un cuerpo, es igual al producto de la
magnitud del desplazamiento por la componente de la fuerza en dirección de
éste. Analíticamente se define
W= Fx Δx cos θ
El trabajo es una cantidad escalar
Dimensiones y unidades
En el sistema SI
W = N.m= J
En el sistema c.g.s
W= dina .cm = ergio
Recuerda que:
1J=107 ergios
Energía cinética
La energía es una cantidad escalar y sus unidades son las mismas que las del
trabajo. La energía cinética se está definida por el producto de la masa y el
cuadrado de la velocidad dividido entre 2.
Analíticamente
Ec= mv2/2
Se concluye que el trabajo neto sobre un objeto es igual al cambio de energía
cinética del mismo
Wneto = Ec final – Ec inicial
Potencia. Se define como la variación del trabajo en un intervalo de tiempo
Δt P= ΔW/ Δt
Al igual que el trabajo y la energía es una cantidad escalar.
Su unidad P= J/s = W (W → watt o vatio)
Otra unidad es el caballo de vapor (hp) 1 hp = 746 W
CONSERVACIÓN DE LA ENERGIA MECANICA
Un sistema conservativo es aquel en el cual el trabajo realizado por las fuerzas
del sistema, como fuerzas restauradoras o fuerza gravitacional, es
completamente independiente de la trayectoria que sigue el cuerpo. Fuerza
conservativa Una fuerza es conservativa si cumple dos condiciones
*El trabajo realizado por la fuerza sobre un objeto de masa m sea
independiente de la trayectoria
*El trabajo realizado por la fuerza sobre la masa m sea igual a cero, siempre
que la trayectoria sea cerrada.
Algunas fuerzas conservativas son el peso o la fuerza asociada con un resorte.
Las fuerzas disipadas se conocen como no conservativas. Por ejemplo, la
fuerza de rozamiento.
Problemas
1. Un bloque de 5 kg se empuja una distancia de 8 m sobre un plano horizontal,
con coeficiente de rozamiento 0,3, por una fuerza constante F paralela al plano
a velocidad constante. ¿Cuál es el trabajo de la fuerza F? Resp. 120 jul.
2. Bajo la acción de cierta fuerza, un cuerpo de masa 2 kg tiene una
aceleración de 3 m/s2 ¿Cuál es el trabajo de esta fuerza si el cuerpo se
desplaza 5 m? Resp. 30 jul.
3. ¿Cuál es la energía cinética de una persona de 80 kg de peso que corre a
una velocidad de 36 km/h? ¿Cuál es su energía potencial con respecto al suelo
si sube un edificio de 15 m? Resp. 4000 jul; 12.000 jul.
4. Un bloque de masa 3 kg, inicialmente en reposo, es arrastrado una distancia
de 3 m por una fuerza de 50 N. ¿Cuáles son su energía cinética y su velocidad
finales? Resp. 150 jul; 10 m/s
5. Un hombre de 60 kg sube por las escaleras de un edificio de 200 m de altura
en 4 minutos. ¿Cuál fue a potencia que desarrolló? Resp. 500 vatios.
6. Un conductor aplica-los frenos cuando su auto lleva la velocidad de 72 km/h.
¿Qué distancia recorre antes de pararse si el coeficiente de rozamiento entre
las llantas y el suelo es de 0,5? (Resolver este problema por la segunda ley de
Newton y por consideraciones de energía). Resp. 40 m.
TEST
Energía Las preguntas del 1 al 7 se refieren a la siguiente información: Un
cuerpo parte sin velocidad, de la parte superior de un plano inclinado sin
rozamiento. Las preguntas deben contestarse con una de las siguientes
gráficas:
1. ¿Cuál gráfica representa mejor la aceleración del cuerpo en función de la
distancia recorrida?
(a) A (b)
(c)
B; (c)
C; (d)
D
2. ¿Cuál gráfica representa mejor el trabajo del peso del cuerpo en función de
la distancia recorrida?
(a) A (b)
(c)
B; (c)
C; (d)
D
3. ¿Cuál gráfica representa mejor la energía potencial del cuerpo en función de
la distancia recorrida?
(a) A (b)
(c)
B; (c)
C; (d)
D
4. ¿Cuál gráfica representa mejor la energía potencial del cuerpo en función del
tiempo?
(a) A (b)
(c)
B; (c)
C; (d)
D
5. ¿Cuál gráfica representa mejor la energía cinética del cuerpo en función del
tiempo?
(a) A (b)
(c)
B; (c)
C; (d)
D
6. ¿Cuál gráfica representa mejor la energía cinética del cuerpo en función de
la distancia recorrida?
(a) A (b)
B; (c)
C; (d)
D (c)
7. ¿Cuál gráfica representa mejor la energía total del cuerpo en función del
tiempo?
(a) A (b)
B; (c)
C; (d)
D (c)
Las preguntas 8 y 9 se refieren a la siguiente información: Se aplica una fuerza
F a un cuerpo inicialmente en reposo, de 5 kg de masa. El cuerpo se mueve
ahora con una aceleración de 2 m/s2
8. Si el cuerpo se desplaza 3 m en la dirección de la aceleración, el trabajo de
F es:
(a) 6 J
(b) 15 J
(c) 30 J
(d) 60 J
9. Si el cuerpo se desplaza durante 3 segundos en la dirección de la
aceleración, el trabajo de F es:
(a) 90 J
(b) 15 J
(c) 30 J
(d) 60 J
10. Bajo la acción de una fuerza de 20 Newtons, un resorte se comprime 0,1 m.
La constante el resorte es:
(a) 0.005 N/m
(b) 5 N/m;
(c)
2 N/m
(d) 200 N/m
11. La energía potencial elástica del resorte anterior es:
(a) 0.5 J
(b) 10 J
(c) 2 J
(d) 20 J
12. Una fuerza de 1 N actúa durante 1 s sobre un cuerpo de masa 1 kg,
inicialmente en reposo. El trabajo de la fuerza es:
(a) 0.5 J
(b) 1 J
(c) 1.5 J
(d) 2 J
13. La energía cinética final del cuerpo anterior es
(a) 0.5 J
(b) 2,5 J;
(c) 1.5 J
(d) 2 J
14. Una fuerza de 1 N actúa durante 1 s sobre un cuerpo de masa 1 kg Y con
velocidad inicial de 1 m/s. El trabajo de la fuerza es:
(a) 0.5 J
(b) 1 J
(c) 1.5 J
(d) 2 J
15. La energía cinética final del cuerpo anterior es:
(a) 0.5 J
(b) 1 J
(c) 1.5 J
(d) 2 J