capítulo 8 tippens

7/16/2019 Capítulo 8 Tippens

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Trabajo, energía y potencia

Trabajo8-1. ¿Cuál es el trabajo realizado por una fuerza de 20 N que actúa a lo largo deuna distancia paralela de 8 m? ¿Qué fuerza realizaría el mismo trabajo en unadistancia de 4 m?

8-3. Un remolcador ejerce una fuerza constante de 4000 N sobre un barco,desplazándolo a una distancia de 15 m. ¿Cuál es el trabajo realizado?

8-5. Un empuje de 120 N se aplica a lo largo del asa de una cortadora de césped.Ese empuje produce un desplazamiento horizontal de 14 m. Si el asa forma unángulo de 30º con el suelo, ¿qué trabajo fue realizado por la fuerza de 120 N?

8-7. Una fuerza horizontal empuja un trineo de 10 kg hasta una distancia de 40 men un sendero. Si el coeficiente de fricción de deslizamiento es 0.2, ¿Qué trabajoha realizado la fuerza de fricción?



Trabajo resultante

8-9. Una fuerza media de 40 N comprime un resorte una distancia de 6 cm. ¿Cuáles el trabajo realizado por la fuerza de 40 N? ¿Qué trabajo ha realizado el resorte?¿Cuál es el trabajo resultante?

8-11. Un bloque de 10 kg es arrastrado 20 m por una fuerza paralela de 26 N. Siµk = 0.2, ¿cuál es el trabajo resultante y qué aceleración se produce?

8-13. En el ejemplo descrito en el problema 8.12, ¿cuál es el coeficiente de fricción

entre la caja de herramienta y el piso?

8-15. Suponga que m = 8 kg en la figura 8-11 y μk = 0. ¿Qué trabajo mínimo deberealizar la fuerza P para llegar a la parte más alta del plano inclinado? ¿Quétrabajo se requiere para levantar verticalmente el bloque de 8 kg hasta la mismaaltura?



8-17. ¿Cuál es el trabajo resultante cuando el bloque de 8 kg se desliza desde laparte más alta hasta la más baja del plano inclinado de la figura 8-11? Supongaque µk = 0.4.



Trabajo y energía cinética

8-19. ¿Cuál es la energía cinética de un automóvil de 2400 lb cuando circula a unarapidez de 55 mi/h? ¿Cuál es la energía cinética de una pelota de 9 lb cuando surapidez es de 40 ft/s?

8-21. Una carreta de 400 kg entra sin control en un campo de maíz a unavelocidad de 12 m/s y finalmente se detiene. ¿Cuál fue la magnitud del trabajorealizado por esa carreta?

8-23. Un martillo de 0.6 kg se mueve a 30 m/s justo antes de golpear la cabeza deuna alcayata. Calcule la energía cinética inicial. ¿Qué trabajo realizó la cabeza delmartillo?

8-25. ¿Qué fuerza media se necesita para incrementar la velocidad de un objetode 2 kg desde 5 m/s a 12 m/s en una distancia de 8 m?

8-27. Un proyectil de 20 g choca contra un banco de fango (véase la figura 8-12) ypenetra 6 cm antes de detenerse. Calcule la fuerza de detención F si la velocidadde entrada fue de 80 m/s.



Energía potencial

8-29. Un bloque de 2 kg reposa sobre una mesa a 80 cm del piso. Calcule laenergía potencial del bloque en relación con (a) el piso, (b) el asiento de una silla

que está a 40 cm del piso y (c) el techo, a 3 m del piso.

8-31. En cierto instante, un proyectil de mortero desarrolla una velocidad de 60m/s. Si su energía potencial en ese punto es igual a la mitad de su energíacinética, ¿cuál es su altura al nivel del suelo?

8-33. Se requiere una fuerza media de 600 N para comprimir un resorte a unadistancia de 4 cm. ¿Cuál es el valor del trabajo realizado por el resorte? ¿Cuál esel cambio en la energía potencial del resorte comprimido?



Conservación de la energía

8-35. Un martillo de 4 kg se levanta a una altura de 10 m y se deja caer. ¿Cuálesson la energía potencial y cinética del martillo cuando ha caído hasta un puntoubicado a 4 m del nivel del suelo?

8-37. ¿Qué velocidad inicial debe impartirse a una masa de 5 kg para elevarla auna altura de 10 m? ¿Cuál es la energía total en cualquiera de los puntos de sutrayectoria?

8-39. En la figura 8-13 se ilustra un péndulo balístico. Una pelota de 40 g esgolpeada por una masa suspendida de 500 g. Después del impacto, las dosmasas se elevan a una distancia vertical de 45 mm. Calcule la velocidad de lasmasas combinadas inmediatamente después del impacto.



8-41. En la figura 8-14, un carrito de 8 kg tiene una velocidad inicial de 7 m/s en sudescenso. Desprecie la fricción y calcule la velocidad cuando el bloque llega al

punto B.

8-43. Una muchacha que pesa 80 lb está sentada en un columpio cuyo peso esinsignificante. Si se le imparte una velocidad inicial de 20 ft/s, ¿a qué altura seelevará?



Energía y fuerzas de fricción

8-45. Un bloque de 500 g se suelta desde la parte más alta de un plano inclinado a30º y se desliza 160 cm hasta llegar al punto más bajo. Una fuerza de fricción

constante de 0.9 N actúa durante toda esa distancia. ¿Cuál es la energía total enel punto más alto? ¿Qué trabajo ha realizado la fricción? ¿Cuál es la velocidad enel punto más bajo?

8-47. Un carro de 64 lb empieza a subir por un plano inclinado a 37º con unavelocidad inicial de 60 ft/s. Si queda inmóvil después de haberse desplazado unadistancia de 70 ft, ¿cuánta energía se perdió a causa de la fricción?

8-49. A un trineo de 4 kg se le imparte una velocidad inicial de 10 m/s en lacumbre de una pendiente de 34º. Si µk = 0.2, ¿qué distancia habrá recorrido eltrineo cuando su velocidad alcance los 30 m/s?



8-51. El conductor de un autobús aplica los frenos para evitar un accidente. Alhacerlo, los neumáticos dejan una marca de 80 ft de largo sobre el suelo. Si µ k =0.7, ¿con qué velocidad circulaba el vehículo antes que el conductor frenara?



Potencia

8-53. Una masa de 40 kg se eleva a una distancia de 20 m en un lapso de 3 s.¿Qué potencia media se utiliza?

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