Guía de Trabajos Prácticos n° 4: Trabajo y Energía PDF

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Curso de ingreso de Física CEMIC, 2022 Guía de Trabajos Prácticos n° 4: trabajo y energía 1. ¿Qué trabajo hace una fuerza de 12 N cuando el cuerpo al cual se la aplica se mueve 7 m en la misma dirección y sentido que el de la fuerza? ¿Y si se moviera en sentido contrario? 2. Resolvé el problema anterior si el ángulo entre la dirección de la fuerza y el desplazamiento del cuerpo es de 30º, 90º y 120º. 3. Un cuerpo de 20 kg se levanta mediante una soga hasta una altura de 15 m a velocidad constante. de 2 m/s. Calculá el trabajo del peso, el de la fuerza de la soga y el de la resultante. 4. Un cuerpo apoyado en el piso de mueve hacia la derecha bajo la acción de las nueve fuerzas que se muestran en el dibujo, todas de la misma intensidad. Indicar cuáles son las fuerzas que: a) realizan trabajo positivo: □ 1 □ 2 □ 3 □ 4 □ 5 □ 6 □ 7 □ 8 □ 9 b) realizan trabajo negativo: □ 1 □ 2 □ 3 □ 4 □ 5 □ 6 □ 7 □ 8 □ 9 c) no realizan trabajo: □1 □2 □3 □4 □5 □6 □7 □8 □9 5. Con respecto al problema anterior, indicá verdadero o falso: a) El módulo del trabajo de la fuerza 1 es mayor que el de la fuerza 2. b) El módulo del trabajo de la fureza 6 es igual al de la fuerza 1. c) El módulo del trabajo de la fuerza 6 es menor que el de la fuerza 9. d) El módulo del trabajo de la fuerza 3 es mayor que el de la fuerza 2. 6. Sin cuentas, ¿cuál de los siguientes cuerpos te parece que tiene mayor y menor energía cinética? i) un auto de 1000 kg que se mueve a 60 km/h. ii) una persona de 70 kg que camina a 4 km/h. iii) una bala de 10 g que sale disparada de una pistola a 400 km/h. iv) una pelota de fútbol de 0,5 kg que es pateada a 80 km/h. Ahora calculá la energía cinética de cada uno de los objetos y compará con lo que habías pensado. 7. Un paracaidista se arroja desde 3000 m de altura (no desprecies la fuerza de rozamiento con el aire). Primero cae aumentando su velocidad durante los primeros 500 m (etapa 1). Entonces, cuando la velocidad es de unos 200 km/h, la fuerza de rozamiento con el aire se iguala al peso y comienza una caída con velocidad constante (etapa 2). A los 1000 m de altura abre el paracaídas y comienza el descenso lento con velocidad constante hasta llegar al piso (etapa 3). a) Indicá si en cada etapa las energías cinética, potencial y mecánica AUMENTAN, DISMINUYEN o NO CAMBIAN. Energía Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 Cinética Potencial Mecánica b) ¿En qué parte de la caída tendrá la máxima energía cinética? c) ¿En qué parte de la caída tendrá la máxima energía potencial? d) ¿En qué parte de la caída tendrá la máxima energía mecánica? 8. Una piedra de 0,4 kg se deja caer desde una altura de 30 m. ¿Con qué velocidad llega al piso? Resolvé usando consideraciones energéticas. 9. La misma piedra se arroja hacia arriba con una velocidad de 15 m/s. a) Completá la tabla con los valores de energía cinética (EC), potencial (EP) y mecánica (EM) en las posiciones indicadas. Posición EC EP EM Altura inicial Altura máxima Altura inicial (bajando) Piso b) ¿Hasta que altura máxima llegará? c) ¿Con qué velocidad llegará al piso? 10. Un cuerpo A de masa m se mueve con velocidad v. Ordenar los siguientes cuerpos según su energía cinética, de menor a mayor. El cuerpo B tiene el doble de masa que A y la misma velocidad. El cuerpo C tiene la misma masa que A y el doble de velocidad. El cuerpo D tiene la mitad de masa que A y el doble de velocidad. El cuerpo E tiene el triple de masa y el triple de velocidad que A. 11. Un cuerpo baja una cierta distancia con velocidad constante por un plano inclinado. Entonces se cumple que (solo una es correcta): a) Solo actúan el peso y la reacción normal del plano. b) El trabajo realizado por el peso es negativo. c) El trabajo del peso es igual a la variación de la energía cinética. d) La energía mecánica del cuerpo se mantiene constante. e) La energía mecánica del cuerpo disminuye a medida que baja. f) La fuerza peso no realiza trabajo. 12. Una niña de 30 kg se deja caer con una patineta desde una altura de 4 m (punto A) por una pista sin rozamiento. a) ¿Con qué velocidad pasa por la parte baja de la pista (punto B)? b) ¿Hasta qué altura del otro lado llega (punto C)? c) Descrbí cómo continúa el movimiento. 13. Si ahora hay rozamiento: a) ¿Con qué velocidad pasará por el punto B con respecto al caso anterior? □ mayor □ menor □ igual b) ¿Hasta qué altura llegará del otro lado? □4m □ mayor a 4 m □ menor a 4 m c) ¿Qué podría hacer para llegar a la misma altura de partida del otro lado de la pista? 14. Un cuerpo de 8 kg se mueve con velocidad constante de 10 m/s por una superficie horizontal sin rozamiento. En el punto A ingresa en una zona con rozamiento y se detiene completamente luego de recorrer 40 m (punto B). a) Completá la siguiente tabla con los valores de energía cinética (EC), potencial (EP) y mecánica (EM) en los puntos A y B. Posición EC EP EM A B b) ¿Cuánto vale el trabajo de la fuerza de rozamiento entre A y B? c) Suponiendo que la fuerza de rozamiento es constante entre A y B, ¿cuál es su valor? 15. Una esquiadora se deja caer desde el reposo por una pista de montaña desde una altura de 100 m y llega a la base de la misma con una velocidad de 20 m/s. a) ¿Con qué velocidad debería llegar a la base si fuera despreciable el rozamiento? □ 10 m/s □ 20 m/s □ 35 m/s □ 45 m/s □ 50 m/s b) ¿Qué porcentaje de su energía mecánica se ha perdido por rozamiento? ¿Qué ocurrió con esta energía perdida? □ 20% □ 30% □ 50% □ 60% □ 80% 16. Se sabe que un móvil está subiendo por una rampa inclinada, con rozamiento, a velocidad creciente. De las siguientes afirmaciones: a) La energía mecánica es constante. b) La suma de los trabajos de todas las fuerzas es cero. c) La fuerza de rozamiento compensa exactamente el peso del cuerpo. d) Actúa una fuerza exterior, aparte del peso y del rozamiento, que hace trabajo distinto de cero. e) El trabajo de la fuerza resultante es > 0. Son verdaderas: □ d, e □ b, d □ a, e □ a, c □ b, e □ c, d 17. Calcular la potencia media involucrada en los siguientes procesos; expresar los resultados en W y en HP. a) Levantar un bloque de 50 kg a velocidad constante de 1 m/s. b) Subir 10 litros de agua hasta una altura de 10 metros, en 20 segundos. c) Generar 1 kWh de energía eléctrica en un día. 18. Un ascensor de 400 kg de masa transporta 4 personas de 75 kg cada una. Parte desde planta baja y se detiene a una altura de 25 m, empleando 45 segundos de viaje. Calculá: a) el trabajo que realiza el motor del ascensor. b) la potencia que desarrolla, expresada en kilowatt. 19. Un montacarga trabajando al máximo de potencia puede subir una carga de 200 kg con una velocidad de 5 km/h. ¿Con qué velocidad máxima podrá subir una carga de 350 kg? 20. Un auto con motor de 100 HP logra subir una pendiente de 20° con una velocidad de 100 km/h. ¿Con qué velocidad máxima podrá subir una pendiente de 15°? 21. Tres cuerpos del mismo peso son elevados desde el suelo hasta una altura de 10 m, por medio de escaleras mecánicas que los suben con velocidad constante de igual módulo y están inclinadas 30°, 45° y 60° respecto a la horizontal. Con respecto al trabajo realizado por las fuerzas que ejercen las escaleras sobre los cuerpos y la potencia desarrollada por las mismas, se cumple que: □ El trabajo es cero en los tres casos, pero las potencias no. □ La potencia es la misma en los tres casos pero los trabajos son distintos. □ Las potencias son distintas en los tres casos y los trabajos también. □ La potencia es cero en los tres casos. □ Los trabajos son iguales en los tres casos, pero las potencias son diferentes. □ La potencia es la misma en los tres casos y el trabajo también.