CONSULTORÍA DE FÍSICA 5° año TRABAJO Y ENERGÍA 1) Sobre un cuerpo de masa 2.0 kg actúan las fuerzas indicadas, mientras este se desplaza 4,0 m como se muestra. a) Representar las fuerzas peso y normal. b) Calcular el trabajo efectuado por: F1, F2, N y P entre los puntos A y B. c) Hallar la suma de todos los trabajos calculados. d) Hallar el trabajo de la fuerza neta. F2 F1 A F1 = 30 N F2 = 15 N 7) Un cuerpo está sometido a una fuerza que varía con la posición como muestra la gráfica. Para x=0 la velocidad del cuerpo es 4,0 m/s. Hallar la velocidad del cuerpo para x=10m. B 2) El bloque de la figura se desplaza con velocidad constante una distancia de 4,0 m. Calcular: a) el trabajo total realizado sobre el bloque. b) el trabajo realizado por F sobre el bloque c) la fuerza de rozamiento F = 10 N entre el bloque y el 30º suelo. 3) La fuerza resultante aplicada sobre un cuerpo de 100 Kg de masa vale 2000 N y lo traslada horizontalmente 100 m partiendo del reposo. Calcular la Ec final del cuerpo. 4) Un bala de 30 g de masa se dispara con v0=500 m/s y penetra 12 cm en un bloque de madera sin desviarse hasta detenerse. Calcular la fuerza media que realizó el bloque sobre la bala. 5) Un cuerpo de 2,0 Kg de masa se mueve con velocidad 1,0 m/s. Se aplica, en la dirección del desplazamiento, la fuerza indicada en la gráfica. Calcular la velocidad del móvil cuando recorrió 6,0 m. F (N) 2,0 8) Sobre un cuerpo de 2,0 Kg de masa actúa una fuerza que cambia con la posición como se muestra en el gráfico. Dicha fuerza actúa en el sentido del movimiento. La fuerza de rozamiento entre el bloque F(N) y el suelo es 20 5,0N. Si la velocidad inicial del 10 bloque es 10,0 m/s, calcular la velocidad a 0 1,0 2,0 3,0 4,0 x(m) los 4,0 m de su recorrido -20 9) El bloque de la figura se mueve por la superficie horizontal sometido a la acción de una única fuerza que varía con la distancia tal como se muestra en la gráfica. Sabiendo que el cambio en la energía cinética del bloque, al cabo de 8,0 m de recorrido, es de 400 J: a) Calcular el trabajo que realiza F en dicho trayecto de 8,0 m. b) Calcule FM F -2,0 4,0 6,0 d(m) X=0 6) Hallar la velocidad final del cuerpo si la gráfica muestra como cambia con la posición la fuerza resultante que actúa sobre él . F(N) FM 0 -FM 2 4 6 8 x(m) CONSULTORÍA DE FÍSICA 5° año 10) Un carro, de 3,0 Kg de masa, se desplaza por una zona, de 6,0 m de longitud, en la que existe rozamiento de coeficiente = 0,20. En esa misma zona actúa, sobre el carro, una fuerza F, que varía de acuerdo a la gráfica, orientada igual que la velocidad del carro (ver figura). a) Hallar el trabajo realizado por F. b) Hallar la velocidad del carro en B. 15) Un carro que pesa 200 N desciende por el plano de la figura desde A hasta B con velocidad constante. El rozamiento ejerce una fuerza R paralela al plano. Calcular el trabajo realizado por: a) peso del carro, b) R y c) la Normal. A VA = 3,0 m/s 12 m F A B 6,0 m 37º B 16) Un cuerpo de 2.0kg de masa se encuentra a 4.0 m de altura con respecto al suelo. Se levanta con velocidad constante hasta una altura de 10.0 m. a) Hallar el trabajo de la fuerza peso. b)Calcular el cambio de energía potencial gravitatoria. c) Hallar el trabajo de la fuerza resultante y el cambio de la energía cinética. F(N) 10 0,0 4,0 6,0 d(m) 11) Un muchacho tira de un carro de peso 70.5 N llevándolo con velocidad constante una distancia de 10.0 m sobre una superficie horizontal. Para ello emplea una cuerda que forma 45º con la vertical. El coeficiente de rozamiento entre el carro y el suelo es 0.2. Calcular el trabajo realizado por el muchacho. 12) Calcule el trabajo del peso de un cuerpo de 10 Kg de masa que es trasladado 10 m: a) verticalmente hacia arriba, b) verticalmente hacia abajo, c) horizontalmente y d) hacia arriba sobre un plano inclinado 30º con respecto a la horizontal. 13) Calcular el trabajo del peso y el cambio de energía potencial gravitatoria que experimenta el cuerpo cuando es trasladado desde A hasta C siguiendo las trayectorias a) A – B – C b) A – C 14) Se dispone de 10 cubos de 0.5 m de lado y se desea construir el muro representado. Si la masa de cada cubo es 2,0 kg calcular el trabajo total mínimo necesario para construirlo. 17) Un ropero se sube a la caja de un camión deslizando por una rampa de 3,0 m de largo . La altura de la caja del camión es 1,0m con respecto al piso. Para ello se aplica una fuerza de 800N como se indica. Si el coeficiente de rozamiento entre el ropero y la rampa es 0,20 y la velocidad del ropero es constante calcular: a) la fuerza ejercida por la Tierra sobre el ropero, b) el trabajo que realiza la persona que sube el ropero, c) el trabajo realizado por el campo gravitatorio; d) el trabajo realizado por la superficie de la rampa; e) el trabajo realizado por la fuerza resultante. F = 800 N 1,0 m 3,0 m 18) Un resorte se estira 5,0 cm, hasta su posición de equilibrio, cuando de él se cuelga una masa de 100 g. Luego el resorte se estira 10,0 cm, a) hallar el trabajo realizado por la fuerza elástica cuando se estiró el resorte b) obtenga el cambio de la energía potencial elástica que experimentó el resorte. 19) La gráfica muestra como cambia el módulo de la fuerza elástica que ejerce un resorte al ser estirado. a) calcule el trabajo realizado F(N) por el resorte entre 10 x(cm) x= 5,0 cm y x= 10 0 cm . b) hallar para dicho intervalo el cambio en la energía potencial elástica del resorte. -2,0 CONSULTORÍA DE FÍSICA 5° año 20) Un saltador de garrocha de 70 Kg de masa corre a 6,0 m/s. a) ¿Cuánto podrá elevarse empleando sólo su Ec? b) Si logra elevarse 3,0 m ¿qué trabajo realizaron sus músculos mientras se elevó? 21) h Un bloque de masa m = 0,600 Kg se deja deslizar desde el reposo por la rampa lisa del dibujo. Llega al punto P con una velocidad de 2,0 m/s. Luego el cuerpo comprime 8,0 cm a un resorte y se detiene instantáneamente. a) ¿Desde qué altura h partió el bloque? b) ¿Cuál es el valor de la constante elástica del resorte? x P 22) El carrito de la figura se encuentra, inicialmente, en reposo comprimiendo 0,20 m al resorte. En determinado momento se suelta el resorte y comienza a x = 0,20 m desplazarse. Primero lo hace por una VA = 0,0 m/s zona sin rozamiento (AB), y luego por K = 500 N/m m = 5,0 Kg una zona con rozamiento. a) Calcule la velocidad del carrito al = 0,20 pasar por B. b) Calcule la distancia que recorre, a partir de B, hasta que se detiene. B A 23) A Un bloque de 0,50 Kg de masa parte del reposo en A y se mueve por la rampa de la figura. Luego recorre el tramo BC en el que existe un rozamiento F de 2,0 N y , a continuación, comprime el resorte. a) Calcular la compresión máxima del resorte. b) ¿Cuántas veces pasa el bloque por BC y dónde se detiene finalmente? 3,5 m K = 500 N/m F = 2,0 N C B 1,2 m 24) Un bloque comienza a moverse sobre una pista con la velocidad que se indica. En la pista sólo existe rozamiento en el tramo A B tal como se indica, siendo su coeficiente = 0,45. a) Hallar la velocidad con que pasa por primera vez por B. b) ¿Cuántas veces pasa por B antes de detenerse? K1 K2 Vi = 10 m/s = 0,45 A 4,0 m B 25) Un resorte de k= 500 N/m está comprimido 20,0 cm. Junto a él se encuentra, en reposo, un carrito de 0,200 Kg de masa. Solamente existe rozamiento en la zona AB. Al descomprimirse el resorte el bloque es empujado hacia la derecha. Cuando pasa por B su velocidad es de 6,0 m/s (ver figura). VA = ? VB = 6,0 m/s 4,0 m Calcular: A a) La velocidad del bloque en el punto A b) El coeficiente de rozamiento entre el bloque y el suelo en el tramo AB. B CONSULTORÍA DE FÍSICA 5° año 26) La pelota de la figura parte del reposo y desliza, sin rozamiento, por la pista indicada. a) Hallar la velocidad de la pelota en A. b) Calcular la altura del punto B sabiendo que la velocidad de la pelota allí es la mitad que en A. V0 = 0 m/s B H = 15 m A hB hA = 5,0 m 27) El carrito desliza a lo largo de la pista indicada. a) Hallar el trabajo realizado por el rozamiento. b) Hallar la velocidad que debe tener el carrito en A para que la altura máxima Hmáx, que alcanza sobre el plano inclinado, sea de 0,70 m . m = 3,0 Kg Hmáx d = 0,40 m = 0,25 A 28) El carrito de la figura tiene una masa de 2,0 Kg. No hay rozamiento entre A y B. a) ¿Cuál es la mínima velocidad que deberá tener el carrito en el punto A para llegar a B? b) A partir de B existe rozamiento con el piso, siendo su coeficiente =0,20:¿a qué distancia de B se detiene? h=0,30 m A B 29) El carrito de la figura comprime, inicialmente, 20 cm a un resorte de constante elástica K = 500 N/m. Al soltarlo, desciende por una rampa lisa; luego recorre un trecho A B rugoso, horizontal, de 3,0 m de largo, siendo su velocidad en B de 7,0 m/s. Finalmente sube por una cuesta lisa. Calcular: a) el coeficiente de rozamiento de la zona rugosa AB. b) La velocidad del carrito cuando se encuentra en el punto C, a 0,90 m de altura. V0 = 0,0 m/s m = 1,0 Kg C h1 = 2,0 m 3,0 m A h2 = 0,9 m B CONSULTORÍA DE FÍSICA 5° año 30) El resorte de la figura se encuentra inicialmente comprimido, siendo su constante elástica de 850 N/m. Junto a él se encuentra un bloque de 0,5 kg de masa en reposo. Cuando el resorte se descomprime impulsa al bloque, de tal modo que ésta describe la trayectoria indicada: desliza por una rampa y sale en forma horizontal por el punto B, regresando al suelo en el punto C, tal como se muestra en la figura. a) Hallar la velocidad que el bloque debe tener en B para poder llegar a C. b) Calcular la compresión inicial del resorte. 32) Una bala de 10 g de masa y 400 m/s de velocidad choca frontal e inelásticamente contra el péndulo de 4,0 Kg en reposo. a) Calcular hasta qué altura sube el péndulo. b) Calcular la energía perdida por el sistema a causa del choque. VB H V H = 20 m M = 0,50 Kg 10 m 31) En el punto A se suelta un bloque de 1,0 Kg de masa que llega al punto C para comprimir una distancia x a un resorte de K = 100 N/m. En la rampa AB el rozamiento es despreciable. En la zona BCD existe rozamiento, siendo =0,50. Determinar la máxima compresión del resorte. 33) El carrito (1) parte del reposo en A y se mueve por la rampa de la figura chocando con (2) y quedando ambos unidos. determinar la energía perdida por el sistema a causa del choque. m1 = 0,60 Kg, m2 = 0,80 Kg 1 0,8 m 2 34) Un cuerpo de masa m1 = 2,0 Kg cae desde 3,2 m de altura. Desliza sin rozamiento hasta penetrar en una caja de masa m2 = 2,0 Kg inicialmente en reposo. Calcular la distancia d que la caja es arrastrada hasta detenerse si la fuerza de rozamiento es 2,0 N. A 1,0 m 0,50 m H B C D D