UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

TRABAJO DE FISICA

Nombre: Jandry Banegas.

Curso: “A”.

Profesor: Ing. Javier Francisco Martínez Curipoma.

Tema: contestar las siguientes preguntas.

5. A) cuando un levantador de pesas se esfuerza por levantar una barra del piso, ¿está efectuando un trabajo? ¿Por qué? B) al levantar la barra sobre su cabeza, ¿está efectuando un trabajo? Explique. C) Al sostener la barra sobre su cabeza, ¿está efectuando más trabajo, menos trabajo o la misma cantidad de trabajo que al levantarla? Explique. D) si el atleta deja caer la barra, ¿se ejecuta trabajo sobre la barra? Explique qué sucede en esta situación.

A: no efectúa un trabajo, ya que el peso no se mueve o desplaza y por ende no se ejecuta un trabajo.

B: si, se realiza un trabajo positivo mediante la fuerza ejercida por el alzador de pesas.

C: Menos trabajo ya que simplemente tiene que igualar a la fuerza de la gravedad y no superarla para que se mantenga en equilibrio y la sumatoria de fuerza de interacción sea 0, por eso el trabajo de será 0.

D: si se efectúa un trabajo sobre la barra debido a que al estar en una altura adquiere energía potencial y el trabajo realizado será igual a la masa de las pesas por la gravedad y por la altura de donde se deja caer, siendo un trabajo positivo, este trabajo lo efectúa la gravedad no el alzador de pesas.

6. Un estudiante lleva una mochila por la universidad ¿Qué trabajo efectúa su fuerza portadora vertical sobre la mochila? Explique.

El trabajo es igual a la fuerza aplicada a un objeto por el desplazamiento realizado.

En la vertical no ejerce ningún trabajo debido a que el ángulo seria 90 grados y la componente de la fuerza es: Fy=F sen 90grados, y esto es igual a 1, ahora si remplazamos en la fórmula del trabajo: W=Fy*d (d=distancia), reemplazando nos daría W=fy*0, lo q nos daría de trabajo 0. Es decir que, no hay trabajo realizado y la sumatoria de fuerzas que interactúan sobre la mochila es 0.

7. Un avión a reacción describe un círculo vertical en el aire ¿en qué regiones del círculo es positivo el trabajo efectuado por el peso del avión y en cuales es negativo? ¿Es constante el trabajo? Si no lo es, ¿tiene valores instantáneos mininos y máximos? Explique.

Hacia arriba es negativo, debido al ángulo que forma con el eje de desplazamiento horizontal, indicando la dirección del sentido de la fuerza aplicada, al bajar nuevamente el avión tiene un trabajo positivo debido, a que el sentido de la fuerza aplicada va en el mismo sentido del desplazamiento.

El trabajo realizado por el avión no es constante debido a que llega un punto en la curva en donde la energía cinética se convierte en energía potencial produciendo una variación en el trabajo realizado, si tiene un máximo y un minino, el máximo del trabajo realizado será al momento de bajar y el mínimo en la subida por el ángulo formado con el eje de desplazamiento.

23. Con respecto a su posición de equilibrio ¿se requiere el mismo trabajo para estirar un resorte 2 cm, que estirar lo 1 cm? Explique.

No, se requiere mucho más trabajo debido a que aumenta el desplazamiento al igual que la fuerza ejercida para estirarlo, según la ley de Hooke mientras más distancia se estire un resorte con respecto a su punto de equilibrio más trabajo se realizara para estirarlo esto se puede ver en la fórmula del trabajo de la ley de Hooke: W=1/2 kx2.

24. Si un resorte se comprime 2.0 cm con respecto a su posición de equilibrio y luego se comprime otros 2 cm ¿Cuánto trabajo más se efectúa en la segunda comprensión que en la primera? Explique su respuesta.

3 veces el trabajo empleado para comprimirlo 2cm debido a que dependiendo de la distancia que se comprima o estire aumenta el trabajo empleado. Además que el trabajo realizado es igual a W=1/2 kx22-1/2 kx2

1 , reemplazando valores nos queda w=1/2 k(4)2-1/2 k(2)2, lo que nos permite dar como resultado que el trabajo necesitado para comprimirlo 2 cm más es de 3 veces el trabajo empleado para comprimirlo 2cm desde su posición de equilibrio.

41. Queremos reducir la energía cinética de un objeto lo más posible, y para ello podemos reducir su masa la mitad o bien a su rapidez a la mitad. ¿Qué opción conviene más y porque?

Nos conviene reducir a la mitad la rapidez ya que la fórmula de la energía cinética es, K: 1/2 mv2, si reducimos a la mitad la masa nos quedaría que la energía cinética es k=1/4 mv2, lo que nos daría reducida la energía cinética solo a la mitad, en cambio si reducimos la rapidez a la mitad nos quedaría que K=1/8mv2 lo que nos quedará un reducción bastante considerable de energía cinética y es eso lo que estamos buscando desde un principio, además que es obvio que al reducir el término que esta elevado al cuadrado a la mitad tendrá un mayor impactó en la perdida de energía que al reducir un término que no está elevado al cuadrado.

42. Se requiere cierto trabajo W para acelerar a un automóvil del reposo a una rapidez v. ¿Cuánto trabajo se requiere para acelerarlo del reposo a una rapidez v/2?

Partimos de la formula W=K-Ko, como se parte del reposo la formula quedaría W=K

Usando la formula W=1/2 mv2, luego despejando v nos queda v=√(2w/m), nos pide buscar cuanto trabajo se necesita para que la rapidez sea v/2 bueno en la fórmula de arriba dividiremos la rapidez para dos, para que la igualdad no se altere dividiremos a ambos miembros por lo que nos quedaría v/2=√(2w/m)/2, simplificando y despejando nos quedamos con esta ecuación w=m(v/2)2 lo que nos demuestra y aclara que el trabajo se mermaría a la mitad del empleado para que el auto móvil adquiera una velocidad v.

43. Se requiere cierto trabajo W para acelerar un automóvil, del reposo a una rapidez v. si se efectúa un trabajo de 2w sobre el auto, ¿qué rapidez adquiere?

En esta pregunta se usara la fórmula de trabajo W=K-Ko, pero como dice que es 2 veces es trabajo quedara de la siguiente manera 2W=2K-2Ko, como el carro está en el reposo K inicial será igual a cero entonces quedaría la formula así 2W=2K, luego de esto remplazando en la formula K quedaría de la siguiente manera 2W=2(1/2 mv2), multiplicando queda así 2W=mv2 si se despeja velocidad quedara de la siguiente manera v= √(2W/m), entonces para acelerar un automóvil del reposo con una aceleración 2 veces la original será igual a la raíz cuadrada de 2 veces el trabajo inicial sobre la masa.

56. Si un resorte cambia su posición de xo a x, ¿a que es proporcional el cambio de energía potencial? (exprese el cambio en términos de xo y x.)

un resorte cambia de posición xo a x, el cambio de energía potencial es directamente proporcional a la distancia que recorre, por la razón de que la Energía potencial de un resorte es igual a la constante del resorte multiplicada por la distancia y el resultado dividido para dos, entonces podemos deducir que si la distancia es menor entonces la energía potencial es menor y si la distancia es mayor la energía potencial será mayor, por lo tanto podemos concluir que si un resorte cambia de posición de xo a x ese cambio es directamente proporcional al cambio de energía potencial es decir si la distancia aumenta la energía potencial aumenta y si la distancia disminuye la energía potencial disminuye. u=1/2 k(xo-x).

57. Dos automóviles van desde la base hasta la cima de una colina por diferentes rutas, una de las cuales tiene más curvas y vueltas. En la cima ¿Cuál de los dos tiene mayor energía potencial?

Puesto que los carros suben a una colina la cual es una altura, interviene la gravedad se tomara la siguiente ecuación de energía potencial U=mgy, en donde m es la masa del automóvil, g es la fuerza de atracción gravitacional y (y) es la altura en la q se encuentran los vehículos, haciendo la relación U1=U2, nos da que mgy=mgy, dado q consideramos que poseen la misma masa, y están a la misma altura podremos deducir q poseen igual energía potencial.

69. durante una demostración en clase, una bola de bolos colgada del techo se desplaza respecto a la posición vertical y se suelta desde el reposo justo en frente de la nariz de un estudiante. si el estudiante no se mueve por q la bola no golpeara la nariz.

Partimos de la ecuación E=Eo, que nos quiere decir q la energía final será igual a la energía inicial es decir que si liberamos a cierta distancia de la nariz del estudiante no podrá pasar de ahí simplemente, la energía cinética se volverá 0 y la energía potencial aumentara por la altura de mostrada en esta fórmula (k-ko)+(U-Uo)=0 lo que nos quiere decir q es un sistema subíbaja es decir cuando la energía cinética es 0 aumenta al máximo la energía potencial al igual que si la

energía potencial es 0 aumenta al máximo la energía cinética. Por lo q no golpea la nariz del estudiante ya que no se desplaza mas de donde fue soltada la bola.

70. cuando usted lanza un objeto al aire, ¿su rapidez inicial es la misma que su rapidez justo antes de que regrese a su mano? Expliqué el hecho aplicando e concepto de la conservación de la energía mecánica.

Desde el punto de partida el objeto sale con una rapidez inicial hasta que por acción dela gravedad disminuye hasta volverse 0 lo cual sería su velocidad final, pero al haber recorrido una altura máxima la energía cinética con la fue lanzada se convierte en energía potencial la cual es de igual valor que la energía cinética con la fue lanzada y a medida que cae la energía potencial se transforma en energía cinética la cual será igual a la energía con al que fue lanzada.

E=Eo k+U=ko+Uo.

71.un estudiante lanza una pelota verticalmente hacia arriba hasta alcanzar la altura de una ventana en el segundo piso del edificio de los dormitorios, al mismo tiempo que se lanza hacia arriba, un estudiante deja caer una pelota .¿las energías mecánicas de las pelotas son iguales a la mitad de la altura de la ventana? Expliqué su respuesta.

Si, cuando la pelota lanzada hacia arriba está a su máxima altura, su velocidad es cero, así que tiene la misma energía que la pelota que se deja caer. Como la energía total de cada pelota se conserva, ambas pelotas tendrán la misma energía mecánica a la mitad de la altura de la ventana. De hecho, ambas pelotas tendrán la misma energía cinética y potencial cuando estén a la mitad de la altura.es decir mientras la energía cinética de la pelota lanzada desde abajo disminuye la energía cinética de la pelota dejada caer desde arriba aumenta es decir en la mitad las energías serán iguales.

91. Si usted revisa su cuenta de electricidad, notara que está pagando a la compañía que le presta el servicio por tantos kilowatts-hora(kWh).¿Realmente está pagando por potencia? Explique su respuesta. Además convierta 2.5 kWh a J.

No, la fórmula de la potencia es P=W/t , lo cual nos daría kW/h, pero tenemos kWh lo cual es una unidad de energía mas no de potencia, lo que nos da entender que pagamos por energía mas no por la potencia, ya que despejando W=P*t lo cual si nos da kWh, y W es igual al trabajo y el trabajo es igual a la energía W=E.

2.5kWh * 3.6*106J/1kWh= 9.0*106J

92. a) ¿la eficiencia describe que tan rápido se realiza el trabajo? Explique su respuesta. b) ¿una maquina más potente siempre realiza más trabajo que una menos potente? Explique por qué.

a) No, la eficiencia nos muestra el porcentaje de energía aprovechada de la energía que ingresa en un sistema mecánico.

b) depende de la eficiencia por que no siempre la maquina más potente realiza más trabajo, es decir puede que tenga un potencia de entrada enorme pero si el sistema mecánico no es eficiente se perderá la potencia y por ende habrá menos trabajo.

93. dos estudiantes que pesan lo mismo parten simultáneamente del mismo punto en la planta baja, para ir al mismo salón en el tercer piso siguiendo rutas distintas. Si llegan en tiempos distintos ¿cual habrá gastado más potencia? Explique su respuesta.

Pues la fórmula de la potencia es P=W/t lo que nos dice que la potencia es el trabajo realizado sobre el tiempo empleado, ahora el trabajo es igual en ambos casos debido a que tiene la misma masa y van a la misma altura, pero la diferencia está en el tiempo empleado, a mayor tiempo menor potencia y a menor tiempo mayor potencia, con relación a los estudiantes el que llega primero gasta más potencia por que ocupo menos tiempo en subir que el otro estudiante que llego después.