Energía – Problemas de Practica

AP Física B de PSI Nombre________________________________

1. Un conductor en un Porsche de 2000 kg desea pasar un autobús lento en una carretera de 4

carriles. ¿Cual es la potencia promedia necesaria para acelerar este coche deportivo de 30 m/s

hasta 60 m/s en 9 segundos?

(A) 1,800 (B) 5,000 (C) 10,000 (D) 100,000 (E) 300,000 2. Una fuerza F en un ángulo θ con el horizontal es utiliza para jalar una pesada maleta de

peso mg a una distancia d a lo largo de un suelo nivelado a una velocidad constante. El

coeficiente de fricción entre el suelo y la maleta es μ. El trabajo realizado por la fuerza F es:

(A)Fdcos θ - μ mgd (B) Fdcos θ (C) -μ mgd (D) 2Fdsin θ - μ mgd (E) Fdcos θ – 1

3. Una fuerza de 20 N comprime un resorte con un constante de resorte de 50 N/m. ¿Cuánta

energía se almacena en el resorte?

(A) 2 J (B) 5 J (C) 4 J (D) 6 J (E) 8 J

4. ¿Una piedra se deja caer desde el borde de un acantilado. Cual de los siguientes gráficos

representa mejor la energía cinética EC de la piedra en función del tiempo t?

(A) (B) (C)

(D) (E)

5. Una bola de 4 kg se une a una cuerda de 1,5 m de longitud y se hace girar en un círculo

horizontal a una velocidad constante de 5 m/s. ¿Cuánto trabajo se realiza sobre la bola durante

un período?

(A) 9 J (B) 4,5 J (C) cero (D) 2 J (E) 8 J

6. Un estudiante empuja una caja a través de una superficie horizontal a una velocidad

constante de 0,6 m/s. La caja tiene una masa de 40 kg, y el coeficiente de fricción cinética

es de 0,5. La potencia suministrada a la caja por persona es

(A) 40 W (B) 60 W (C) 150 W (D) 120 W (E) 200 W

7. Una fuerza F se aplica a lo horizontal a un bloque de 10 kg. El bloque se mueve a una

velocidad constante de 2 m/s a través de una superficie horizontal. El coeficiente de fricción

cinética entre el bloque y la superficie es de 0,5. El trabajo realizado por la fuerza F en 1,5

minutos es:

(A) 9000 J (B) 5000 J (C) 3000 J (D) 2000 J (E) 1000 J

Preguntas 8-9 Una pelota se balancea desde el punto 1 al

punto 3. Asumiendo que la pelota está en MAS

(movimiento armónico simple) y el punto 3 esta 2m por

encima del punto mas bajo, el punto 2. Contesta las

preguntas siguientes.

8. ¿Qué pasa con la energía cinética de la pelota cuando se mueve del punto 1 al punto 2?

(A) Aumenta (B) disminuye (C) siendo lo mismo (D) es cero (E) Se requiere mas

información

9. ¿Cuál es la velocidad de la pelota en el punto más bajo, punto 2?

(A) 2,2 m/s (B) 3,5 m/s (C) 4,7 m/s (D) 5,1 m/s (E) 6,3 m/s

10. Un bloque con una masa de m se desliza a una velocidad constante v 0 sobre una

superficie horizontal sin fricción. El bloque choca con un resorte y se detiene cuando el resorte

se comprime al máximo. Si la constante del resorte es K, ¿cuál es la compresión máxima en el

resorte?

(A) V0 (m/K)1/2 (B) KmV0 (C) V0K/m (C) m V0/K (D) V0 (K/m)1/2 (E) (V0m/K)1/2

Preguntas 11-12

Un bloque de 2 kg se libera y se desliza desde la

parte superior de un plano inclinado. No hay fricción

entre el bloque y la superficie.

11. Cuánto trabajo se realiza por la fuerza gravitacional en el bloque?

(A) 80 J (B) 60 J (C) 50 J (D) 40 J (E) 30 J

12. ¿Cuál es la velocidad del bloque cuando llega a la superficie horizontal?

(A) 3,2 m/s (B) 4,3 m/s (C) 5,8 m/s (D) 7,7 m/s (E) 6,6 m/s

13. Una grúa levanta una carga de 300 kg a una velocidad constante hasta la parte superior de un edificio de 60 m en 15 s. La promedia potencia gastada por la grúa para combatir la gravedad es...

(A) 10.000 W (B) 12.000 W (C) 15.000 W (D) 30.000 W (E) 60.000 W

14. Un satélite con una masa m gira alrededor de la Tierra en una órbita circular con un radio

constante R. ¿Cual es la energía cinética del satélite si la masa de la Tierra es M?

(A) ½ mv2 (B) mgh (C) ½GMm/R2 (D) ½ GMm/R (E) 2Mm/R

Preguntas 15-16

Una manzana de masa m se lanza a lo horizontal a partir del

borde de un acantilado con una altura de H.

15.¿Cuál es la energía mecánica total de la manzana con

respeto al suelo cuando está en el borde del acantilado?

(A) 1/2mv02 (B) mgH (C) ½ mv0

2- mgH (D) mgH - ½ mv02 (E) mgH + ½ mv0

2

16. What is the kinetic energy of the apple just before it hits the ground?

(A) ½ mv02 + mgH (B) ½ mv0

2 - mgH (C) mgH (D) ½ mv02 (E) mgh -1/2 mv0

2

Preguntas 17-18 Un coche de montaña rusa de 500

kg parte del reposo en el punto A y se mueve por la

pista curvada. Ignora cualquier energía perdida

debido a la fricción.

17. Encuentra la velocidad del coche en el punto más bajo B.

(A) 10 m/s (B) 20 m/s (C) 30 m/s (D) 40 m/s (E) 50 m/s

18. Encuentra la velocidad del coche cuando alcanza el punto C.

(A) 10 m/s (B) 20 m/s (C) 30 m/s (D) 40 m/s (E) 50 m/s

19. Dos proyectiles A y B se lanzan a partir del suelo con velocidades de 50 m/s en 60̊ y de 50

m/s en 30̊ con respecto al horizontal. Suponiendo que no hay resistencia del aire, cual proyectil

tiene mayor energía cinética cuando alcanza el punto más alto?

(A) Proyectil A (B) proyectil B (C) Ambos tienen la misma energía cinética que no es

cero (D) ambos tiene cero energía cinética en el punto mas alto (E) Se requiere mas

información

Preguntas 20-21 Un objeto con una masa de 2 kg está

inicialmente en reposo en la posición x = 0. Una fuerza F

que no es constante se aplica al objeto por los 6 metros.

20. ¿Cual es el trabajo total realizado sobre el objeto por estos 6 metros?

(A) 200 J (B) 150 J (C) 170 J (D) 190 J (E) 180 J

21.¿Cuál es la velocidad del objeto a los 6 metros?

(A) 150 m/s (B) 25 m/s (C)300 m/s (D)12.25 m/s (E) Se requiere mas información

22. Una bola de metal se mantiene

estacionario a una altura h0 por encima el

suelo y luego se tira hacia arriba.

Suponiendo que la colisión con el suelo es

elástica, ¿Cual gráfica muestra mejor la

relación entre la energía E total de la bola

de metal y su altura h con respecto al

suelo?

23. Un coche de juguete viaja con una velocidad

vo en el punto x. Punto Y esta a una altura H por debajo del punto x. Suponiendo que no hay

pérdidas por fricción y no hay trabajo realizo por un motor, ¿Cuál es la velocidad en el punto Y?

(A)(2gH+1/2 V02)1/2 (B) V0-2gH (C) (2gH + V0

2)1/2 (D) 2gH+ (1/2 V02)1/2 (E) V0+2gH

24. Un cohete es lanzado desde la superficie de un planeta con masa M y radio R. ¿Cuál es la

mínima velocidad que el cohete debe de tener para escapar del campo gravitatorio del planeta?

(A) (2GM/R)1/2 (B) (2GM/R)3 (C) (GM/R)1/2 (D) 2GM/R (E) 2GM/16R2

25. ¿Un bloque de masa m se coloca en un plano

inclinado sin fricción con un ángulo de inclinación θ.

El bloque solo esta en contacto con un extremo del

resorte con un constante de resorte k. Si el bloque

se suelta del reposo, cual es el máximo compresión

del resorte?

(A) kmg sinθ (B) kmg cosθ

(C) 2mg sinθ /k (D) mg/k (E) kmg

Preguntas 26-28 En un laboratorio de física un estudiante utiliza

tres carros de PASCO sin fricción del laboratorio. Cada carro está

cargado con algunos bloques, cada bloque tiene la misma masa.

26. La misma fuerza F se aplica a cada carro y se mueven a la

misma distancia d. ¿En cual de estos tres casos se a realizado

más trabajo por la fuerza F?

(A) carrito I (B) carrito II (C) carito III

(D) El mismo trabajo se realiza en cada uno (E) Se requiere más

información

27. La misma fuerza F se aplica a cada carro y se mueven a la misma distancia d. Cual carro

tendrá más energía cinética al final de la distancia d?

(A) carrito I (B) carrito II (C) carrito IIII

(D) los tres se mueven con la misma velocidad (E) Se requiere más información

28. La misma fuerza F se aplica a cada carro y se mueven a la misma distancia d. Cual carro

se moverá más rápido al final de la distancia d?

(A) carrito I (B) carrito II (C) carrito IIII

(D) los tres se mueven con la misma velocidad (E) Se requiere más información

29. Una caja de masa M comienza en reposo en el punto 1

a la altura de 6R, donde 2R es el radio de la parte circular

de la pista. La caja se desliza por la pista sin fricción y

recorre el circuito. ¿Cuál es la relación entre la fuerza

normal de la caja en el punto 2 con el peso de la caja?

(A)1 (B)2 (C)3 (D)4 (E) 5

30. Una bola de masa m se sujeta a una cuerda. La bala gira en un círculo vertical de radio r

con el otro extremo de la cuerda mantenido fijo. Suponiendo que la resistencia del aire es

insignificante, la diferencia entre la tensión de la cuerda en la parte inferior del círculo y de la

parte superior del círculo es:

(A) mg (B) 2mg (C)3mg (D)6mg (E) 9mg

Preguntas de Respuestas Abiertas

1. Un bloque de 50 kg en resto se jala por una fuerza de 1000 N a 37° a través de una

superficie rugosa horizontal sobre una distancia de 5,6 m. El coeficiente de fricción

cinética entre el bloque y la superficie es de 0,5.

a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre y muestra todas las fuerzas aplicadas.

b. ¿Cuánto trabajo se realiza por la fuerza F?

c. ¿Cuánto trabajo se realiza por la fuerza normal?

d. ¿Cuánto trabajo se realiza por la fuerza gravitatoria?

e. ¿Cuanto trabajo se realiza por la fuerza de fricción?

f. ¿Cual es la fuerza neta realizada sobre el bloque?

g. ¿Cuál es el cambio en la energía cinética del bloque?

2. Un niño empuja un trineo de 10 kg a una velocidad constante con una fuerza de 75 N a

30° con respecto al horizontal. El trineo se empuja a una distancia de 15 m.

a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre y muestra todas las fuerzas aplicadas.

b. ¿Cuánto trabajo se realiza por la fuerza F?

c. ¿Cuánto trabajo se realiza por la fuerza normal?

d. ¿Cuánto trabajo se realiza por la fuerza gravitatoria?

e. ¿Cuánto trabajo se realiza por la fuerza de fricción?

f. ¿Cuál es el coeficiente de fricción cinética entre el trineo y la superficie?

g. ¿Cuánto trabajo se realiza por la fuerza neta sobre el trineo?

3. Un bloque de 5 kg se libera desde reposo en la parte superior de una pista sin fricción

curvada que es un cuarto de un círculo. El radio de curva es de 3,8 m. Cuando el bloque

llega al fondo de la curva, se desliza sobre una superficie horizontal áspera hasta que

se detiene. El coeficiente de fricción cinética sobre la superficie horizontal es de 0,02.

a. ¿Cual es la energía cinética del bloque en la parte inferior de la superficie curvada?

b. ¿Cuál es la velocidad del bloque en el parte inferior de la superficie curvada?

c. ¿Encuentra la distancia donde se detiene el bloque?

d. Encuentra el tiempo transcurrido del bloque mientras se está moviendo en el la parte

horizontal de la pista.

e. ¿Cuánto trabajo se realiza por la fuerza de fricción sobre el bloque en la parte

horizontal de la pista?

4. Una pistola de resorte con una constante de resorte k se coloca en el borde de una

mesa cual distancia sobre el suelo es H y el aparato se utiliza para disparar canicas con

una cierta velocidad inicial horizontal. El resorte está inicialmente comprimido por una

distancia X y luego se libera. La masa de cada canica es m.

a. ¿Cuánto trabajo se realiza por el resorte sobre la canica?

b. ¿Cuál es la velocidad de una canica en el borde de la mesa?

c. ¿Cuál es la energía total de la canica en el borde de la mesa con respecto al nivel

del suelo?

d. ¿Cuánto tiempo tomará la canica para llegar al nivel del suelo desde la mesa?

e. ¿Cuál es el alcance horizontal de la canica?

f. ¿Cual es la energía cinética de la canica justo antes de tocar el suelo?

5. Un objeto de 5 kg está inicialmente en reposo en x0= 0. Una fuerza no constante se

aplica al objeto. La fuerza aplicada en función de la posición se muestra en el gráfico.

a. ¿Cuánto trabajo se realiza sobre el objeto durante los primeros 12,5 m?

b. ¿Cuál es el cambio en la energía cinética al final de los 12,5 m?

c. ¿Cuál es la velocidad del objeto al final de los de 12,5 m?

d. ¿Cuál es el trabajo total realizado por la fuerza durante todo el viaje?

e. ¿Cuál es el cambio en la energía cinética durante todo el viaje?

f. ¿Cuál es la velocidad del objeto al final de los 20 m?

6. Un coche de montaña rusa de 900 kg parte de reposo empezando desde el punto A

rueda por la pista y luego se va alrededor de un circuito y cuando sale de el se desliza

por la parte inclinada de la pista. Todos los dimensiones son: H = 80 m,

r = 15 m, h = 10 m, Θ = 30̊.

a. ¿Cuál es la velocidad del coche en el punto B?

b. ¿Cuál es la velocidad del coche en el punto C?

c. ¿Cuál es la velocidad del coche en el punto D?

d. ¿Cuál es la fuerza aplicada por la superficie sobre el coche en el punto B?

e. Cuál es la fuerza aplicada por la superficie sobre el coche en el punto C?

f. ¿A qué distancia desde el punto D llegara el coche al suelo?

AP Física B de PSI Repuestas Presentación de Energía y Trabajo

1. 30J 2. -67,5J 3. 0 4. 256J 5. 160J 6. 5N 7. 4m 8. 21600J 9. 0 10. C 11. 350J 12. -40J 13. 0,8m 14. 3,6m 15. -180J 16. 600J 17. 133J 18. 15m/s 19. 8,5m/s 20. 0,8J 21. 520N/m 22. 0,84m 23. 1200N/m 24. 0,375J 25. C 26. 3,5m 27. 0,2m 28. 5m/s 29. 2m 30. 9,8m/s 31. 31,3m 32. 250000N/m 33. 0,5m/s 34. -250J 35. 0,09J 36. C 37. E 38. D 39. A

40. B 41. C 42. C 43. 4,2W 44. 2057s 45. 1500N

Problemas de Práctica – Energía y Trabajo

1. E 2. B 3. C 4. B 5. C 6. D 7. A 8. A 9. E 10. A 11. B 12. D 13. B 14. D 15. E 16. A 17. C 18. B 19. B 20. B 21. D 22. B 23. C 24. A 25. C 26. D 27. D 28. A 29. A 30. B

Respuestas para Preguntas Abiertas – Energía y Trabajo

a.

b. 447,2 J

c. 0

d. 0

e. -123,1 J

f. 324,1 J

g. 324,3 J

1. a.

b. 974,3 J

c. 0

d. 0

e. -974,3 J

f. 0,47

g. 0

2. a. 190 J

b. 8,7 m/s

c. 190 m

d. 43,5 s

e. 190 J

F

mg

f

FN

F

f

mg

FN

3. a. W = 1

2KX2

b. v = x√𝐾

𝑚

c. ET = 1

2KX2 + mgH

d. t = √2𝐻

𝑔

e. r = x√2𝐾𝐻

𝑚𝑔

f. ET = 1

2KX2 + mgH

4. a. 200 J

b. 250 J

c. 10 m/s

d. 340 J

e. 340 J

f. 11,7 m/s

5. a. 40 m/s

b. 31,6 m/s

c. 37,4 m/s

d. 105, 000 N

e. 52, 440 N

f. 136 m