CONSULTORÍA DE FÍSICA 5° año

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)
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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
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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
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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
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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