practico n°1

Física (Ciencias. Biológicas - Biología Molecular)
Año 2004
Práctico N°5
Tema: Trabajo, Energía y Potencia
Preguntas
1.
2.
3.
4.
¿Puede ser negativa la energía cinética? Explique la respuesta.
Un plano inclinado tiene una altura h. Suponga un cuerpo de masa m que se suelta en la parte superior
partiendo del reposo. La velocidad al llegar a la parte inferior depende del ángulo del plano, ¿si hay
fricción?, o ¿no? Justifique.
Suponga que levanta un portafolio del piso a una mesa. ¿El trabajo que efectúa sobre el portafolio
depende de si a) lo levanta directo hacia arriba, o por una trayectoria más complicada, b) del tiempo que
tarda, c) de la altura de la mesa y d) del peso del portafolio?
Repita la pregunta anterior para la potencia necesaria y no para el trabajo.
Problemas
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
En la Figura 1, tenemos una fuerza actuando sobre un cuerpo que se mueve sobre una superficie
horizontal, pero dicha fuerza se ejerce en distintas direcciones respecto al movimiento del cuerpo.
Señalar: a) el trabajo resultante en cada caso; b) en qué casos es máximo y c) en qué casos es nulo.
Un levantador de pesas realiza sus ejercicios de pectorales levantado un peso igual a 710 N. Levanta la
pesa a una distancia de 0,65 m por encima de su pecho bajándola luego hasta su pecho. La pesa es
subida y bajada a velocidad constante. Determine el trabajo realizado sobre la pesa por el levantador a)
en la fase de levantamiento, b) en la fase de bajada y c) en la trayectoria completa.
Una caja de hierro de 450 kg, es levantada hasta una plataforma que está a 1,25 m de altura por medio
de un plano inclinado de 5 m de longitud. Calcular: a) la fuerza paralela al plano que debe aplicarse para
levantarla a velocidad constante, b) el trabajo realizado por la fuerza suponiendo que no existe
rozamiento, c) la energía potencial en la parte superior.
Un automóvil de 1000 kg , tiene una velocidad de 40 km/h. ¿Cuál es su energía cinética?
¿A qué altura debe ser elevado un gato de 2 kg, para que su energía potencial aumente a 290 Joule?.
Un banano que de 10 kg masa, está suspendido de una cuerda que pasa por una polea sin rozamiento. En
el otro extremo de la misma, un gorila ejerce una fuerza de 150 N y tirando de ella, hace que el banano
se eleve 2,5 m desde el suelo. Calcular: a) el trabajo realizado por el gorila; b) la variación de la energía
potencial obtenida al elevar el banano; c) la energía cinética adquirida por el banano.
Una muchacha deja caer una pelota desde un puente que está a 12 m por encima del agua, desde el
reposo. a) ¿Cuál es la velocidad de la pelota cuando toca el agua?. b) Supongamos un muchacho que
pasa en un bote justo por debajo del puente le intenta devolver la pelota lanzándola hacia arriba. Si la
velocidad de la pelota cuando sale de la mano es 14 m/s, la muchacha ¿podrá agarrarla nuevamente?
En el salto de pértiga, un atleta utiliza una pértiga para convertir la energía cinética de su carrera en
energía potencial cuando la pértiga está vertical. Un buen corredor alcanza una velocidad de 10 m/s.
Despreciando la altura adicional que el atleta puede ganar por la fuerza de sus brazos sobre la posición
de sus manos en la pértiga, ¿a qué altura puede elevar el atleta su centro de gravedad?
Se lanza hacia arriba una pelota de 2 kg. desde el origen con una velocidad inicial de 30 m/s. Complete
la tabla que sigue. Ignorar la resistencia del aire. Realice un gráfico de las energías (Cinética, Potencial
y Total) en función de la posición. NOTA: se deberán usar conceptos de cinemática.
Tiempo (s) Velocidad (m/s) Posición (m) Energía Cinética Energía Potencial Energía Total
0
30
0
1
2
3
4
5
10. Un automóvil que viaja 40 km/h se detiene en 2 m al estrellarse contra un montículo de tierra. ¿Cuál es
la fuerza promedio que ejerce el cinturón de seguridad sobre el conductor si su masa es de 90 kg?
Trabajo, Energía y Potencia
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Año 2004
11. Sean dos automóviles, uno de masa 2 m que viaja a velocidad v y el otro de masa m que viaja a
velocidad 2 v. Ambos frenan bajo la acción de la misma fuerza de rozamiento. Compare las distancias
de frenado.
12. Las cañas de pescar se venden a menudo con la indicación de que pueden resistir una determinada
fuerza. ¿Qué fuerza deberá resistir una caña para poder capturar un salmón de 4,45 kg que se halla
nadando a 3,05 m/s y que se detiene a 0,15 metros?
13. Un bloque de 5 kg resbala 0,8 m a lo largo de una superficie horizontal. El coeficiente de rozamiento
cinético entre el bloque y la superficie es 0,4. a) ¿Qué trabajo realiza cada una de las fuerzas que actúan
sobre el bloque?. b) Si el bloque tiene una velocidad inicial de 3 m/s , ¿cuál es su velocidad tras
deslizarse 0,8 m a lo largo de la superficie?
14. Se lanza un balde con agua haciéndolo deslizar por un piso de mosaico con una velocidad de 5 m/s.
Cuando ya se inició el movimiento, el coeficiente de rozamiento cinético es de 0,25, calcular: a) la
distancia que ha recorrido hasta detenerse y b) el tiempo que ha tardado en detenerse.
15. Una caja con una velocidad inicial de 3 m/s , se desliza 0,5 m por un suelo horizontal hasta detenerse.
¿Cuál es el coeficiente de rozamiento cinético?
16. Un ciclista tiene una velocidad de 15 m/s al pie de una colina y una velocidad de 10 m/s al alcanzar la
cumbre de la colina. La masa total del ciclista y la bicicleta es de 65 kg, y la altura vertical de la colina
es de 25 m. a)¿Cuál es el trabajo hecho por el ciclista para subir la colina?; b) Si el rendimiento de los
músculos del ciclista es η= 0,22, ¿cuál es la energía consumida? (η= Wrealizado/Econsumida)
17. Dos equipos de estudiantes tiran de una cuerda en un juego. El equipo A está ganando, ya que la cuerda
se mueve en su dirección con una velocidad constante de 0,01 m/s. La tensión en la cuerda vale 4000 N.
¿Qué potencia desarrolla el equipo A?
18. Un chico de 50 kg de masa, trepa por una cuerda hasta 8 m de altura, con velocidad constante, en 15 s.
¿Qué potencia desarrolla durante la ascensión?
19. Un anuncio de publicitario pregona que cierto auto de 1200 kg de masa, es capaz de acelerar desde el
reposo hasta los 100 km/h en 8,5 s. ¿Qué potencia media debe desarrollar el motor para originar esta
aceleración? Ignore las pérdidas por fricción. (1 W = 1,341 × 10-3 HP)
a
F
F
b
v
F
c
α
β
F
d
Figura 1
Trabajo, Energía y Potencia 10