83174395 fisica ejercicios resueltos soluciones trabajo y energia

7/22/2019 83174395 Fisica Ejercicios Resueltos Soluciones Trabajo y Energia

1/14

OBlETlWS1.- Entender el concepto de trabajo y recono-cer su principal impontancia en la genera-cin de los movimientos.2.- Conocer y aplicar el concepto de poten-cia en los diferentes campos de la viday la tecnologa.

.odas las mquinas -desde un abridor de latas hasta un subma-rino nuclear, mquinas que cosen, que cortan o trituran, quetiren o golpeen, que levanten o lancen, giren o doblen -ytodos los mecanismos que producen movimiento hacen trabajo. A pesarde las gotas de sudor en su frente, despus de horas de laboriosos empu-jones sobre la cabeza de un elefante terco, Usted no habr hecho ningntrabajo sobre la bestia si sta no se mueve, al menos en lo que se refierea la Fsica y al elefante. Arrastrar un arado en la tierra, ejercer cientos

de newtons sobre kilmetros de tierra con un costo en el-combustible oen el quintal del arroz producido es el lado prctico de todo sto.ID CONCEPTODE~AJOPor propia experiencia sa-bemos que necesitamos fuerzapara alterar la rapidez de un ob-jeto, para vencer el rozamiento,para comprimir un resorte, paramoverse en contra de la grave-dad; en cada caso debe realizar-

se trabajo. En tal sentido, el tra-bajo es vencer siempre una resis-tencia. Luego, entendemos portrabajo a la facultad que tienenlas fuerzas para generar movi-miento venciendo siempre unaresistencia, sea sta una fuerzao bien la propia inercia de loscuerpos, y slo habr trabajosobre un cuerpo si ste se des-plaza a lo largo de la lnea deaccin de la fuerza aplicada.

Distancia

Fig 10.1

P o t e n c i a

JA M E S W AlT(1736 - 1819)

Ingeniero, natural de Esco-cia. Fuhijode fabricantes deInstrumentosy mquinas, degran talento e inventiva. En1706dIseuna mquina devapor mejorado, pero no lahaba hecho funcionar hastaque fupresentado ante Mat-thew Boulton, el ms grandeIndustrIalInglsde finales delsIglo XVIII. Watt se sintiencantado de poder em-plear los artesanos e Instru-mentos de la factora deBoulton. No tard mucho lamquIna de Watt en subir elagua que inundaba lasprofundas mInas inglesas.Boulton y Watt se convirtieronen losprimeros fabricantes demquinas de vapor eficIentesalardeando:Vendemos lo que todo elmundo quiere: iPotencia .


2/14

202 Fsica-Primer Nivel

C U I D A D OSe dice y con razn, queel trabajo es un conceptorelativo, es decir, que de-pende siempre del sistema

de referencia desde dondese haga la observacin delmovimiento. As,una mismafuerza para distintos obser-vadores ubicados en siste-mas de referencIa tambindistintos podran tener opi-nionesdiferentespara el tra-bajo realizado por aquella.

ATEN C /ON Sila trayectoria es curva, sedebe sealar otimeto; elvector desplazamiento d , Yluego proceder a encontrar

F I

D E BE S S AB ER Q U E :Cuando un movimientocurvilneo experimenta unafuerza tangenclal de m-dulo constante (FJ severifica que para unadistancia recorrida (e), eltrabajo realizado por estaviene dado por:

Flix Aucal/anchi V .

TRABAJOREALIZADO POR UNA FUERZA_CONSTANTESi una fuerza mantiene siempre el mismo valor (mdulo) y la misma o-

rientacin (direccin), se dice que es constante.Ahora, cuando el punto de apli-cacin de la fuerza se desplaza, se dice que la fuerza realiza trabajo,cuyo valordepender de la componente de la fuerza paralelaa ladireccin delmovimientoy de la distancia recorrida. As:IW=F.d, coso I (10.1)o, IW=Ftrd I (10.2)Unidades en el S.I.:F = newton (N)d = metro (m)W = joule (1) = 1 J = 1 N.m

' ~7Jd= lI ctor DupUJr,amimtoF.= FIIOVJ Paralela al Dup/ar.amimtoFn= F. Cose

Significado fsico de 1 Joule Fig 10.2Un agente realiza un trabajo de 1 joule si aplicando una fuerzade 1 newton sobre un cuerpo logra desplazarIo una distancia de 1 m.

Observaciones: Analizando la relacin (10.1) podemos descubrir que el tra-bajo puede ser positivo, negativo o nulo. Veamos

F tiJ , y , e = 00a) Trabajo positivo.- Se le llama tambin trabajo motriz, y se presenta cuandola fuerza acta a favor del movimiento tal que:

b) Trabajo negativo.- Lo denominamos tambin trabajo resistente, y aparececuando la fuerza acta en contra del movimiento, sto es:F iJ,J , y , e = 1800 ~ W = - F . d

_ TRABAJONULODesde que el trabajo de- ~ - - - - _ - : ; : - , t ) - - - - ; - - - O - - - - pende de tres factores: F, d Y a) ( [ } _ F F )cose, tendremos tres causales . )para que el trabajo sea nulo: . h1m Cuando F = O el cuerpo se , d=Omueve debido a su inercia. WHombr e =O2Q Q Cuando d = O , el cuerpo b )puede recibir fuerza pero nose mueve (Fig 10.3.a).3m Cuando cose = O es decir,e = 90, en este caso la fuerzaacta'perpendicularrnente a v WNon . I=Ola direccin del movimiento L ~~-~-~-~-~''--~~~ ,, , ~ ..,.,.-

(Fig 1O.3.b). Fig 10.3

~ W=+F.d


3/14

TRABAJO DEL ROZAMIENTOCuando un cuerpo resbala so- I ~bre una superficie spera, experi- f. N movmenta un trabajo por parte de la I e -C>-friccin cintica. En los casos (a) y -.::.;.i--T.:l:-::= 'Tii~ a)(b) de la Fig. 10.4,la fuerza de roza- - = r= := :miento cintico acta en contra delmovimiento, lo cual nos permiteasegurar que su trabajo es negati-vo para los observadores indicados,verificndose en ambos casos que: 'Wro z= - fc.d.~ -pJYd I (10.3) (b)

TRABAJO NETOLlamaremos trabajo neto o total a aquel que se consigue sumandolos trabajos que varias fuerzas realizan sobr- un mismo cuerpo para undesplazamiento determinado. As por ejemplo, de la Fig. 10.5, el trabajoneto vendr dado as:

= Fd + F 2d + ...+ Fnd= (F + F2 + ...+Fn ) d

~ IWneto=R.d Io I Wneto = m a d i. GRAFICO FUERZA - VS - POSICION

(10.5)(10.6)

En el ejemplo de laFig. 10.6,el bloque parte de la posicinx = Om, y desde all es arrastradopor una fuerza F = IO N constante,que al llegar hasta x = 5 m, habrrealizado un trabajo:W = F. L lx = I ON . 5 m = 50 jouleAl graficar el comportamientoque tuvo F a lo largo de la recta xobtendremos una grfica, tal que:el rea bajo la lnea coincide conel trabajo realizado.

A ~


4/14


K ILO W ATT - H O R AEl kilowaft es una unidad depotencia que equAlale a milMJ f fs,yel ki/oNatt-hora es unaunidad que por naturalezale corresponde al trabajo,pero es ms usada comounidad de energa elctrica.Un kWh corresponde a 1000W liberados contnuamentedurante una hora. A s pues,se tendr que:

1 kWh =(1 000 W) (3 600 s)= 3,6.1()6 J

SIG NIFICADO F ISICO D E1 WATTUna mquina desarrolla unapotencia de un watt si,realiza un trabajo de unJoule en un tiempo de unsegundo.

Mquina T I ( lo)

Motor elctrico s 95Compresora 85Automvil < 15Locomotora 5 - 10de vaoor

Flix Aucollonchi V .

1 1 I CONCEPTO DE POTENCIACuando se contrata un trabajo, sin importar el tiempo que tardenen hacerlo, se compra slo trabajo. Por ejemplo, si contratamos a unapersona para que lave nuestra ropa sin indicarle el tiempo, ella lo podr

realizar en una hora, en un da o en un ao, la nica condicin es que lolave todo. Pero si la condicin es realizar todo el lavado en un da (dalaboral de 8 horas) la persona contratada deber hacer las cosas lo msrpido posible. En en el fondo, lo que pretendemos es conseguir unacantidad de trabajo por hora. Este es el lenguaje prctico de la industriay la potencia es justamente sto, la rapidez de hacer trabajo. En unasociedad industrializada,las mquinas se seleccionan por la potenciaque desarrollan. Si por ejemplo la mquinaA tiene mayor potencia quela mquina B, lo que queremos decir es que: En el mismo tiempo lamquina A desarrolla mayor trabajo que B ,0, La mquina A realiza elmismo trabajo que B pero en menor tiempo.1 1 I I POTENCIA MEDIALa potencia media es aquella que nos indica sin mucha precisinla rapidez con que en promedio se efectu un trabajo determinado.Luego, su valor se define as:

. Trabajo Realizado ~ ..WPotencia = 1 ad tc'__ lo ::::> Pot = -t (10.7)~lempo emp e o en nacer*) En el S.L la unidad de potencia es el watt (W), que se define comounjoule de trabajo en cada segundo: 1W = 1 l/s.

(Pot) , ti.)'t} = u .100% (Pot)suministrada Fig 10.8

_ POTENCIA INSTANTANEAEs el tipo de potencia que nos informa de la rapidez con que serealiza trabajo en un intervalo de tiempo muy corto. Si la potencia esmecnica, su valor instantneo se determina as:(10.8) I Pot.= ,F .v.cosOl a = Angulo entre F y vlBFICIENCIAEl trabajo til o la poten-cia que salede una mquinaT AB L A D E E FI CI EN C IAS nunca es igual a la de entrada.Estas diferencias se deben enparte a la friccin, al enfria-miento, al desgaste, contami-nacin, ..., etc. La eficiencia nosexpresa la razn entre lo til ylo suministrado a una mquna: Pot =PoI6til+Potpu4


5/14

P R O B L E M S R E S U E L T O S

Trabajo-Potencia 205

Probo 1.- Un muchacho tira de un bloque de manera que ste se desliza sobre el suelo convelocidad constante, como se muestra en la figura. Si la fuerza de rozamiento entreel objeto y el suelo esde 20 newtons, Qu trabajo realiza el muchacho para llevar elobjeto a una distancia de S metros?

Probo 2.- Elcuerpo mostrado en la tigura tiene 4 newtons de peso y se desplaza con velocidadconstante una distancia de 10m sobre una superficie horizontal (coeficiente se friccinJ . l = 0.4) por accin de lasfuerzas F1 paralela al plano, yF2 de 2 newtons, inclinada unngulo de 300 con respectoa la horizontal. El trabajorealizado por la fuerza F1enjoules es:A ) 0,27.10-2 O) 1027.101B)0,27.10-1 E) 10,27.102CJO,27.1(J UNI87

O) 100joulesE)130joules

A ) SOjoulesB)2SjoulesCJ 2Sjoules UNI 84-2

Resolucin.-Descomponiendo la fuerza F que ejerce el muchacho, yconsiderando que el bloque est en equilibrio dado quese mueve con velocidad constante, tendremos:LFx = O : : : : } F = f ::::}FII = 20 NLuego, el trabajo del muchacho estar dado por larelacin 10.2.w = + Fil. d = 20 N 5 m::::} ~ = + 100J

Resolucin.-En base al D.C.L. indicado y aprovechando que el sistemaest en equilibrio, encontraremos el valor de F 1 :LFy = O ::::} N = 4 + 1 ::::} N = 5 N

::::}f = le N = 0,4 (5) ::::}f = 2 NLFx = O::: :} FI + J 3 =f ::::}FI = 2 - J 3 se 0 ,27 NY finalmente determinaremos el trabajo de esta fuerza:W = FI d = 0 ,27 N) lO ) ::::} W = O ,27.1o -t Ioules

Y i ~e/N.:4~_I_ y / F J .

F

fRPT D p

N=SN

j=2N----C >iL W~~FI

P=4NRPT D


6/14

206 Fsica-Primer Nivel Flix Aucallanchi \ 1 .

P ro bo 3 Un cuerpo con 2 kg de masa est inicialmente en reposo en un plano horizontal y sinfriccin. Si se aplica una fuerza horizontal de 10 N por un tIempo de 10 segundos,Cul es el trabajo en joules realizado por est fuerza?

Del D.C.L. aplicaremos la relacin 9.1, siendo R = IONma = R ~ (2 kg) a = 10 N ~ a = 5 m/s2Luego, por la relacin 4.8 tendremos:

1 1d = 2at2 .... (vi = O) ~ d = 2 (5) (10)2 ~ d = 250 my por ltimo aplicaremos la relacin 10.1 para encontrar el trabajo.

A)2500 B ) 1 500 C)500ResolucinCalculemos primero la aceleracin del bloque y a continua-cin determinaremos la distancia recorrida. Lo primero loaveriguaremos por Dinmica, y lo segundo por Cinemtica.Veamos:

W = F. d = (10 N) (250) ~ W = 2 500 J RPTA AP ro bo 4 Una fuerza F acta sobre un cuerpo demasa 2 kg. En el dibujo se muestra dichafuerza en funcin de la posicin. Sabiendo. que la fuerza F tiene la misma direccin ysentido que el movimiento, detemine eltrabajo (en joules) realizado por la fuerza

entre las posiciones x = O m y x = 3 m .AB) 5C

O) 10E) UNI 94 1

O) 4500 UNI86) 5 000

~.-

~LISO

N

p

IF N)

x m2 3 >-

ResolucinSe sabe que el rea bajo la cuva F -vs- x nos d el trabajo realizado. Luego:

(3m)(4N)W = Area del tringulo = 2 ~ W = 6 Ioules RPTA EProbo 5 Un cuerpo puntual de masa m se mueveen una trayectoria circular bajo la accinde una fuerza constante Fy una velcx;idadinstantnea V siendo ambas tangentes ala trayectoria. El trabajo realizado por lafuerza sobre la masa para ir de A a B es:

A) 2 mv/RFB) mv2FC) mv2/R

O) mvRFE) rrR FUNI87

A

B


7/14

Trabajo-Potencia 20Resolucin.-Debemos reconocer que la distancia recorrida de A hasta B es igual a la mitad de la circunferencia. Luegoe = 1tR. Seguidamente calcularemos el trabajo realizado por la fuerza tangencial en base a la relacin:W

t= + F. e (signo positivo porque F iiv)

Wt=1tRF RPTAE

Prob, 6.- Uno cocino elctrico consume 550 vatios. y est en uso durante 15 minutos codmaana. Cul es el gasto diario que ocasIono, sise pago $ 0,12 por kWh?A) 0,004 4 B) 0,042 C) 0,036 O) 0,016 5 E) 0,048 UNFV8

Resolucin.-Reconociendo los datos, y pasando los vatios a kilowatt y los minutos a horas, tendremos, por la relaci10.7, que el trabajo o energa consumida (W) as:POI = 550 W = 0,55 kW } ( l )t = 15min = W = P o r t = (0,55 kW) h =:} W = 0,1375 kW.hSeguidamente encontraremos el costo en soles, utilizando la siguiente regla de tres simple:IkWh------- $0,60 }x= O,1275kW. 0,6O,1375kWh---- x lkWh =:} x = 0,016 S RPTA.D

Probo 7.- Uno gra es capaz de levantar uno masa de 100 kg o uno altura de 15m en 5 s. Qupotencio expresado en wotts suministro lo mquina? (g = 9,80 m/s2).A ) 1470 E)7500 UNMSM94)2 800 C) 3 450 O) 2940

Resolucin.-B ,,Considerando que la gra logra levantar el bloque depesoP = (lOOkg) (9,8 mls2) = 980N, Ycon velocidadconstante diremos que la fuerza F que aplica la graser F =980 N. A continuacin calcularemos el traba-jo realizado por aquella utilizando la relacin 10.2:

W= (980N).(l5m) = 14 700J. Seguidamente encon-traremos la potencia de la gra empleando la relacin10.7 : t v = c t e t=5sd= 15m p14700 JPot=--::--5s ,,,,L _A

Probo 8.- Lo eficiencia del motor de un yate cuyopotencio es 150 kWes 30%. Calcular lo fuerzen kN que debe desarrollar lo hlice propulsara poro que el yate puedo desplazarsen el mor o rozn de 75 km/h.

Po t = 2940W RPTA.D

A) 2,22 B)2,20 C) 2,18 O) 2,16 E) 2,14


8/14


Resolucin.-Sea F m la fuerza propulsora de la hlice. Luego, staes la que genera la potencia til del sistema impulsor.Por lo tanto empleando la relacin (10.9)encontrare-mos dicha potencia:

11.Pots 30.150kWPo t = - - - = - - - -u 100 100Po t = 45 kWu .

FlixAucallanchi V .

A continuacin emplearemos la relacin (10.8)considerando que el ngulo formado por la fuerza impulsora(Fm) y la velocidad (v) es 0, tendremos que:km45kW=Fm .75hFm=2,16kN RPT D

Probo 9.- Unmotor elctrico de 80% de eficiencia moviliza una gra de 25% de rendimiento elmismo que debe levantar cargas de 80 kg a razn de 2 r r s . Qu potencia (en kW)debe recibir el motor elctrico para que el sistema funcione segn lo indicado?(g = 10 mls2).A}2 B}4 C} D } 8

Resolucin.-Analizando el movimiento de la carga consi-deraremos que la tensin (T) del cable es igualal peso de aquella: T =mg. Luego de acuerdocon la relacin (10.9) tendremos:Para la gra:

Po t3 T v mg .v11 =--.100 :=}Po t =--.100=--.100g Po t2 2 110 11080.10.2:=} Po t2 = 25 .100:=} Po t2 = 6 400 W = 6,4 kW

Para el motor elctrico:

D} 10

Po t211M=-P .100o t1 RPT Dot. =8kW

Probo 10.- Qu potencia tiene el motor de una bomba que eleva 18 000 litros de agua porhora de un pozo que tiene 30 m de profundidad? Dar una respuesta aproximada.Considere (g = 10 mls2) (1 HP = 746 watts)A}10HP B}3HP C}1.5HP D}2HP UNI87} 1.6 HP


9/14


10/14

~ ~d ~~Probo 13 Del problema anterior, se desea averiguar la potencia media con que obraran lasfuerzas en conjunto durante el desplazamiento de A hasta B?

210 Fsica-Primer NivelProbo 12 Uncajn de 5 kg se encuentra inicial-mente detenido en unpiso horizon-tal spero, con el cual lk = 0,5. Depronto es afectado por una fuerzaconstante F = 50 N que lograponerlo en movimiento. Se desea

averiguar el trabajo neto realizadosobre el cajn cuando ste se hayatrasladado desde A hasta B (g =10m/s2).A ) 220JO) 225J

B ) 330JE)50J

C) 120J

ResolucinHaciendo el D.C.L. del bloque y aplicando lo vistoen los captulos de esttica y rozamiento, tendremos:P = mg = 50 N , N = 20 N, f = le' N = ION

R= LFx=40N- ION~ R=30N

Luego por la frmula (10.5) del trabajo neto, ten-dremos:Wnelo = R . d .cos 0 = 30 N . 7,5m . 1W neto = SJ RPTAD

A)450w B ) 451wResolucin

FlixAucallanchi V

-r30N

N

f 40N~ ~ = = = = ~ ~ ~p

~A ~ = = = = ~ ==========~C)452w E ) N .A)453 w

Averiguemos el tiempo que dur el traslado del bloque A hasta B, usando para ello la frmula (4.8) delM.R.U.V. y la segunda ley de Newton, se puede establecer que:.. . .. . (V i = O )

l (30N)75m= - -- (22 5kg~ (=5s

y de la relacin (10.7 ) para la potencia media, tendremos:Po r = W 2250 J5s ~ Pot=4S RPTAA


11/14

Trabajo-Potencia 21

1.- Sealar verdadero (V) o falso (F) segn corres- .ponda:() El trabajo es una magnitud escalar.() La potencia es una magnitud vectorial.() La eficiencia nunca es mayor del 100%.A) VFV B) VVV C) VFF D) VVF E) FVF2.- Elige las palabras que completen mejor la si-guiente oracin: La existencia de trabajo se confir-ma si permanentemente vencemos una ycomo consecuencia de ello producimos ,A)Fuerza, aceleracin D) Masa, velocidadB) Resistencia, movimiento E) Potencia, eficienciaC) Inercia, equilibrio3.- Dadas las siguientes afirmaciones:1) El trabajo no depende de la trayectoria.11) El trabajo es independiente del sistema de refe-rencia.11I El rozamiento siempre hace trabajo negativo.Seale lo incorrecto.A ) I B) 11 C ) 11I D) 1 Y 11 E) Todas4.-lndicar la afirmacin correcta:A) El kilowatt-hora es una unidad de potencia.B) La fuerza centrpeta hace trabajo nulo.C) Las fuerzas de accin y reaccin hacen trabajosiguales.D) Cuando sostenemos un libro con nuestras manoseste recibe trabajo positivo.E) Si subimos por una escalera, la reaccin normalsobre nuestros pies hace trabajo negativo.S.- Cul de las siguientes grficas Fuerza-vs-veloci-dad representa mejor la potencia constante de unmotor de automvil?

C)F

6.- Dado el siguiente esquema, en donde el bloquemueve desde P hasta Q, se establece que:() W , > O Fl() W 2 = O() W3 < OSealar verdadero (V) o falsotf')A) FVV B) FFV C) VVV D) VFF E) FF7.- Una persona de 60 kg sube uniformemente puna escalera en forma de caracol, y asciende vertcalmente 611I. Luego:1) Su peso hizo un trabajo de -3600 J.11) La reaccin en sus pies hizo un trabajo de + 360011I El trabajo neto sobre la persona es nulo.Sealar lo correcto.A) Todas B) 1 C) 11I D) Ninguna E) 1 Y8.- Sabiendo que el bloque de 5 kg desciende covelocidad constante desde A hasta B, hallar el trabaneto. AA)+ 300 JB)- 150 JC)- 300 JD)+ 150 JE) Cero R _ - D8m9.- Una mquina absorbe uniformemente una ptencia de 600 W y eleva cargas de 31 kg a razn demis. Cul es su eficiencia?A)96,7 %B) 103 % C)69 %D) 81 % E) Los datos son incorrectos


12/14

212 Fisica-Prinier nivel Flix Aucal/anchi V

P R O B L E M S P R O P U E S T O S

NIVELl01.- Sabiendo que en el caso mostrado el bloque sedesplaza con velocidad constante desde A hacia B, hallarel trabajo (en]) que re al izae l rozamiento, si F = 20N.(AB = 10111). -A)-200 D)-150B) 150 E) -250C) 200 A02.- En el caso mostrado el bloque se desplaza convelocidad constante desde A hacia B, hallar el trabajo(cn J) que realiza F = 50 N. (AB = 10111).A)W OB I x o oCHO

D) 50E) 500 _d .B

U.- Si el bloque de 5 kg se desplaza con velocidadconstante desde A hacia B, hallar el trabajo (en ])que rcaliva F (AB = 30 1Il).\J..l~= 0,2A) 'i00 D) 350 ~~:::~ E) 300 A r - + Bo.t.- Sabiendo que el bloque de 5 kg se desplaza desdeA hacia B, hallar el trabajo (en ]) que realiza F = 20N.(AB = 15/1/).A) 240B) 200C)210

D) 160E) 180

05.- Si el bloque tiene una m asar = 1 kg Y F = 15 N ,determinar el trabajo neto sobre l, sabiendo que elmovimiento es de A hasta B. No hay rozamiento.A) 60}B) -30}C) 15}D) -40}E) 45}

A

06.- Determinar el trabajo que realiza el peso de uncuerpo de masa 111 = 8 kg , cuando ste cae desde Ahasta B.

B

A)-300}B) 400 JC) 200 JD) 300 JE) -400}

r~ rmIJ m B

07.- Determinar la potencia media, que desarrollauna podadora durante los primeros 205. Si en dichotiempo la fuerza que aplica vara con la posicinsegn como se indica.A) 6 WB) 7 WC) 8 WD)9 WE ? 10 'W I F N)2 I 2 J ~ ~2008.- Encontrar la potencia media de una personadurante 50 s de aplicar una fuerza que vara con laposicin segn como se indica.A) 10 WB) 20 WC) 30 WD) 40 WE ) 50 W

40~--..,.Io l - - - - . - L0 x(m)30 ~

09.- En el caso mostrado, se sabe que la potencia de-sarrollada es de 480 W . Si : F = 50 N /\ V = 10/1//5.Cul es la medida del ngulo O?

,B,,,,,1 3 m,10.- Una mquina pierde 60 W por medio de calor. Sila potencia aprovechable llega a ser 140 W Cul esla eficiencia de dicha mquina?A) 50 % B) 70% C) 75% D) 80% E) 857c


13/14

NIVEL 211.- Un cajn debe moverse 2 /1/, jalado por unafuerza de IO N , que forma un ngulo constante de 37con la horizontal; hallar el trabajo (en}) efectuado pordicha fuerza.A)16 0)10B) 14 E)20C)812.- Un vendedor de hamburguesas le aplica una fuer-za de 20 N a su carrito inicialmente en reposo y steadquiere una aceleracin de 2m/s . Qu trabajo neto(en J) desarroll en 10 segundos'A) 200 B) 300 C) 500 O) 2 000 E) 3 00013.- Un hombre empuja un bloque de 2 0kg, partien-do del reposo alcanzando una velocidad de 10m/s en5 segundos; si el movimiento es uni formemente va-riado; hallar el trabajo realizado (en J).A) 200 B) 500 C)420 O) 400 E) 30014.- Determinar el trabajo (en}) que desarrolla elpeso de un cuerpo de 10 kg, si el movimiento es deA hacia B.A) 450B)500C)490O) 800E) 20015.- En la figura mostrada, Qu trabajo realiza elhombre para subir el paquete de 8 kg hasta una altu-ra de 5 m con velocidad constante? (g = 10/1//s2)A) 200]B) 300]C) 250]O) 400]E) 205]

16.- El bloque de 4 kg, desciende con una velocidadconstante. Cul es el trabajo desarrollado por lafuerza P' sobre el bloque en una distancia de 3 /I/?(g = 10 lII/s2).

Trabajo - Potencia 213A) -40]B) 40]C) 60]O) -60]E) 100]17.- Una persona de 60 kg sube 20 m por las escale-ras de un edificio en 411lil/.Qu potencia desarroll(en W)? (g = 101ll/s)A) 55 B) 40 C) 80 O) 60 E) 5018.- Un bloque se deja caer de la parte superior deun plano inclinado 30 con la horizontal y liso, lamasa del bloque es 10 kg Y su velocidad media paratodo el recorrido es 4 III/S; hallar la potencia media(en wattsi desarrollada. (g = 101ll/s-)A) 400 B)500 C)200 0)300 E) 10019.- Encuentra la potencia (en kW ) de una gra sa-biendo que eleva 60 sacos de harina de 100 kg cadauno hasta una plataforma ubicada a 311I de altura enIminuto. (g = 10m/s )A)2B)4C)60)3E)720.-Un motor consume una potencia de 1,2 kW y escapaz de elevar cargas de 108 N de peso a 10 III/S.Cul es la eficiencia del motor?A) 20cm B) 60% C) 70cm O) 90% E) 75%21.- H allar 1;)eficiencia de una mquina sabiendoque la potencia perdida equivale al 25% de la poten-cia til.A) 60% B) 70% C) 907c O) 50% E) 80lff22.- Un bloque de 2 kg resbala por un plano inclina-do que forma un ngulo de 37 con la horizontal, siparte del reposo y recorre 6//1 en 2 segundos; hallarel trabajo (en J) realizado por la fuerza de rozamien-to. (g = 10 III/S2)A) -36 C) -52 0)-54 E)-71) - 40


14/14

214 Fsica-Primer nivel

NIVEL 323.- Calcular el trabajo neto sobre el bloque cuando sedesplaza desde A hasta B. m = 4 kg ; ~k = 1/4;F= 100 N; AB = 10 m. (g = 10 mIs )

B) 150 JB) 250 JC) 300 JD) 450 JE) 500J24.- Una fuerza de mdulo constante F = 10 N, esaplicada siempre tangencialmente a la trayectoriacircunferencial de radiaR = 2 1 /1 , que describe el cuer-po sobre la cual acta. Hallar el trabajo realizado pordicha fuerza cuando el cuerpo ha dado 10 vueltas.A) I 260 JD) I 813 J

B)1256JE) I 918 J

C )1 2 1 5 J

25.- En la figura, calcular el trabajo (en kJ) desarrolladopor la tensin sobre el bloque A desde la posicinmostrada hasta que uno de los bloques, llegue al piso.m A = 45 kg ; /116 = 55 kg . (g = 10 m/s-)A) 9,9B) -9,9C) 8,5 ] BD) -8,5 .~E)626.- Calcular el trabajo (enJ) realizado por la fuerzaconstante F de 50 N al trasladar la esferilla a lolargo de la trayectoria curva A BC ..

C) 100B) 150C)240D) 250E) 300

3m-----:-----DA

27.- La fuerzaF= 10Ncomprime al pistn tal comose muestra en la figura hasta que el volumen del gassea de 100m3. Si el rea del pistn es 101/12; hallar eltrabajo(en J) realizado por dicha fuerza, si el volu-

Flix Aucallanchi V .

'rnen inicial del gas fue de 200m3.g a s

F : tA) 200 B) 50 C) 100 150 E) 12028.- Un hombre empieza ajalar una pesa de 10 kg me-diante una fuerza constante de 60 N. Si ~= 0,6 y 0,5;hallar el trabajo neto sobre la pesa transcurridos losprimeros 4 s eg un d os . (g = 10 1 I1 / s 1 )A) 350 JB) 320 JC) 340 JD) 400 JE) 100 J29.- Un motor de eficiencia 1 1 J= 80%, acciona a unabomba centrfuga de eficiencia 1 1 ,= 60%; hallar laeficiencia del sistema instalado si se sabe que ambosse encuentran trabajando simultneamente.A) 40% B) 60% C) 48% D) 50 '70 E) 72%30.- Si la potencia que se pierde es el 400% de lapotencia que se emplea para el trabajo, cul es laeficiencia de la mquina?A) 20% B) 10% C) 25% D) 30% E) 40%31.- Un tren invierte el 50% de su potencia en vencerel rozamiento y el resto en aumentar su velocidad.Cul es el coeticiente de rozamiento entre los rielesy las ruedas del tren, si este acelera a razn de Im /s 2(g = 10 m /s 2)A) 0,5 B) 0,10 C) 0,02 D)0,05 E) N.A .32.- Un ascensor pesa 6 OOON Ypuede des-plazarsea razn de 1m/s cuando trabaja a plena carga. Elmotor que lo hace funcionar, trabaja con una potenciade 19,5 kW . Cul es el mximo nmero de pasajerosque dicho ascensor puede trasladar? (Peso promediode los pasajeros = 700N ) (g = 10 m /s 2)A) 5 B) I C) 2 D)9 E) 10

83174395 fisica ejercicios resueltos soluciones trabajo y energia

Documents