Academia Local de Física. Ing. Rafael A. Sánchez … · El baúl de la figura 8.10 es arrastrado una distancia horizontal de 24 m mediante una cuerda que forma un ángulo ... Una

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Academia Local de Física.

Ing. Rafael A. Sánchez Rodríguez

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Problemas

Trabajo

1) 8.1. ¿Cuál es el trabajo realizado por una fuerza de 20 N que actúa a lo largo de una distancia paralela de 8 m? ¿Qué

fuerza realizará el mismo trabajo en una distancia de 4 m?

2) 8.2. Un trabajador levanta un peso de 40 Ib hasta una altura de 10 ft. ¿A cuántos metros se puede levantar un bloque

de 10 kg con la misma cantidad de trabajo?

3) 8.3. Un remolcador ejerce una fuerza constante de 4000 N sobre un barco, desplazándolo una distancia de 15 m. ¿Cuál

es el trabajo realizado?

4) 8.4. Un martillo de 5 kg es levantado a una altura de 3 m. ¿Cuál es el trabajo mínimo requerido para hacerlo?

5) 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 un ángulo de 30° con el suelo, ¿qué trabajo fue realizado por la fuerza de 120 N?

6) 8.6. El baúl de la figura 8.10 es arrastrado una distancia horizontal de 24 m mediante una cuerda que forma un ángulo

9 con el piso. Si la tensión de la cuerda es de 80 N, ¿cuál es el trabajo realizado en cada uno de los ángulos siguientes:

0o, 30°, 60°, 90º?

Trabajo resultante

7) 8.9. Una fuerza media de 40 N comprime un resorte hasta una distancia de 6 cm. ¿Cuál es el trabajo realizado por la

fuerza de 40 N? ¿Qué trabajo realiza el resorte? ¿Cuál es el trabajo resultante?

8) 8.10. Una fuerza horizontal de 20 N arrastra un pequeño trineo 42 metros sobre el hielo a velocidad rápida. Halle el

trabajo realizado por las fuerzas de tracción y de fricción. ¿Cuál es la fuerza resultante?

9) 8.11. Un bloque de 10 kg es arrastrado 20 m por una fuerza paralela de 26 N. Si /xk = 0.2, ¿cuál es el trabajo resultante

y qué aceleración se produce?

10) 8.12. Una cuerda que forma un ángulo de 35° con la horizontal arrastra una caja de herramientas de 10 kg sobre una

distancia horizontal de 20 m. La tensión en la cuerda es de 60 N y la fuerza de fricción constante es de 30 N. ¿Qué trabajo

realizan la cuerda y la fricción? ¿Cuál es el trabajo resultante?

Trabajo y energía cinética

11) 8.18. ¿Cuál es la energía cinética de una bala de 6 g en el instante en que su rapidez es de 190 m/s? ¿Cuál es la energía

cinética de un automóvil de 1200 kg que viaja a 80 km/h?

12) 8.19. ¿Cuál es la energía cinética de un automóvil de 2 400 Ib cuando circula a una rapidez de 55 mi/h? ¿Cuál es la

energía cinética de una pelota de 9 Ib cuando su rapidez es de 40 ft/s?

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13) 8.20. ¿Cuál es el cambio en la energía cinética cuando una pelota de 50 g golpea el pavimento a una velocidad de 16

m/s y rebota a la velocidad de 10 m/s?

14) 8.21. Una carreta de 400 kg entra sin control en un campo de maíz a una velocidad de 12 m/s y finalmente se detiene.

¿Cuál fue la magnitud del trabajo realizado por esa carreta?

15) 8.22. Un automóvil de 2400 Ib aumenta su rapidez de 30 mi/h a 60 mi/h. ¿Qué trabajo resultante se requirió para

lograrlo? ¿Cuál es el trabajo equivalente en joules?

Energía potencial

16) 8.29. Un bloque de 2 kg reposa sobre una mesa a 80 cm del piso. Calcule la energía 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

17) 8.30. Un ladrillo de 1.2 kg está suspendido a 2 m de distancia arriba de un pozo de inspección y luego se le deja caer.

El fondo del pozo está 3 m por debajo del nivel de la calle. Con respecto a la calle, ¿cuál es la energía potencial del ladrillo

en cada uno de esos lugares? ¿Cuál es el cambio en términos de energía potencial?

18) 8.31. En cierto instante, un proyectil de mortero desarrolla una velocidad de 60 m/s. Si su energía potencial en ese

punto es igual a la mitad de su energía cinética, ¿cuál es su altura sobre el nivel del suelo?

19) *8.32. Un trineo de 20 kg es empujado en una pendiente de 34° hasta una altura vertical de 140 m. Una fuerza de

fricción constante de 50 N actúa durante toda esa distancia. ¿Qué trabajo externo se requirió? ¿Cuál fue el cambio en la

energía potencial?

20) *8.33. Se requiere una fuerza media de 600 N para comprimir un resorte una distancia de 4 cm. ¿Cuál es el valor del

trabajo realizado por el resorte? ¿Cuál es el cambio en la energía potencial del resorte comprimido?

Conservación de la energía

21) 8.34. Una pesa de 18 kg se levanta hasta una altura de 12 m y después se suelta en caída libre. ¿Cuáles son la energía

potencial, la energía cinética y la energía total en: (a) el punto más alto, (b) 3 m sobre el nivel del suelo y (c) en el suelo?

22) 8.35. Un martillo de 4 kg se levanta a una altura de 10 m y se deja caer. ¿Cuáles son las energías potencial y cinética

del martillo cuando ha caído a un punto ubicado a 4 m del nivel del suelo?

23) 8.36. ¿Cuál será la velocidad del martillo del problema 8.35 justo antes de golpear el suelo? ¿Cuál es la velocidad en

el punto ubicado a 4 m?

24) 8.37. ¿Qué velocidad inicial debe impartirse a una masa de 5 kg para elevarla a una altura de 10 m? ¿Cuál es la energía

total en cualquiera de los puntos de su trayectoria?

25) 8.38. Un péndulo simple de 1 m de longitud tiene en su extremo una pesa de 8 kg. ¿Cuánto trabajo se requiere para

mover el péndulo desde su punto más bajo hasta una posición horizontal? A partir de consideraciones de energía, halle la

velocidad de la pesa cuando pasa por el punto más bajo en su oscilación.

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