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• David Miguel Ramirez Garcia

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IDEPUNP/ CICLO PRE ADES/ ABRIL – JULIO 2009

FISICA

SEMANA Nº 09 TRABAJO COORDINADOR: Lic. Darwin Vilcherrez Vilela RESPONSABLE: Ing. Manuel Zúñiga

El concepto común que se tiene de trabajo es muy diferente al concepto del trabajo mecánico, esto es, no coincide con el significado físico de esta palabra. Es corriente escuchar a una persona decir: “he realizado mucho trabajo”; pero desde el punto de vista físico, pueda que no haya realizado ningún trabajo. TRABAJO MECÁNICO En física decimos que una o más fuerzas realizan trabajo mecánico cuando vencen la resistencia de otro agente y lo hacen mover de un punto a otro.

La fuerza que aplica la persona si realiza trabajo, ya que vence la resistencia del carro y lo hace mover de un punto a otro. Si La fuerza no transmite movimiento no realiza trabajo, o realiza trabajo nulo. TRABAJO MECÁNICO DE UNA FUERZA CONSTANTE Matemáticamente podemos decir: “El trabajo es igual al producto del desplazamiento por la componente de la fuerza a lo largo del desplazamiento”. El trabajo es una magnitud escalar.

B) Si la fuerza es perpendicular al movimiento (ө = 90°).

W  (F Cos90º )d  0 C) Si la fuerza está en sentido contrario al movimiento (ө = 180°).

W  (F Cos180º )d  -Fd Nota: 1 2 3

Toda fuerza en el mismo sentido del movimiento desarrolla trabajo positivo. (trabajo motriz) Toda fuerza perpendicular al sentido del movimiento no desarrolla trabajo. (trabajo nulo) Aquellas fuerzas opuestas al sentido del movimiento desarrollan trabajo negativo (trabajo resistivo).

Unidades del Trabajo mecánico En el M.K.S : Newton x m = Joule (J) En el C.G.S: Dina x cm =Ergio (Erg) Equivalencia: 1 Joule = 10 7 Ergios TRABAJO NETO O TRABAJO TOTAL Viene a ser la suma de todos los trabajos independientes que desarrolla cada fuerza en el sistema físico en estudio.

W NETO  (  Fque desarrollan trabajo )d TRABAJO MECÁNICO DE UNA FUERZA VARIABLE La fuerza F tiene dos componentes, una de ellas es la que transmite el movimiento, esta será la componente horizontal (FX = F.Cos). Luego esta fuerza es la que desarrolla trabajo.

GRÁFICO FUERZA (F) VS. POSICIÓN (X)

W F  (FCos)d Donde: F: fuerza que realiza trabajo W: trabajo realizado por F Ө: ángulo entre la fuerza F y el desplazamiento d: desplazamiento CASOS PARTICULARES DEL TRABAJO MECÁNICO DE UNA FUERZA CONSTANTE A) Si la fuerza está en el sentido del movimiento (ө = 0°).

w  (FCos 0º )d  Fd

Para hallar el trabajo que realiza una fuerza que varia con la posición es necesario hacer un análisis del comportamiento de la fuerza con la posición. Teniendo la grafica diremos que el trabajo mecánico que desarrolla la fuerza variable es el área debajo de las rectas y optaremos por la siguiente regla: El área por encima del eje posición(x) representa trabajo positivo o trabajo motriz. El área por debajo del mismo representa el trabajo negativo o trabajo resistivo Luego según la grafica podemos concluir que:

W  A1  A 2  A 3

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FISICA (N). Determinar el trabajo neto efectuado sobre el bloque (en J) para dicho desplazamiento. (g=10m/seg2.)

EL TRABAJO COMO FUNCIÓN DE LA VARIACIÓN DE LA ENERGÍA CINÉTICA.

a) b) c) d) e)

1 2 2 W  m(VF  VI ) 2

Ésta expresión nos servirá para calcular el trabajo mecánico (W) a partir de la masa (m) la velocidad final (VF) y la inicial (VI)

8.

ACTIVIDAD 1.

Hallar el máximo trabajo (en J) para trasladar un objeto de masa = 3kg hasta el punto P de acuerdo a la secuencia que se muestra en la figura. a) b) c) d) e)

2.

2m 9.

2m

F

b)280 J e) 400 J

A

F

v

B

Y  m

2J 8J 6J 12 J 24 J

6

10. Un objeto de 4kg se 3 mueve por un plano vertical siguiendo la trayectoria mostrada. Indique la X  mel proposición falsa respecto por 2 del 4 trabajo 6 10 8 realizado 2 peso de dicho objeto. (g=10m/seg .)

c) 120 J

¿Cuál es el trabajo (en J) que realiza un helicóptero de rescate para levantar a una bañista de 71kg hasta una altura de 15m con una aceleración de 0.1g? (g=10m/seg2.)

d)

-1 065

b) 11 715 e) -11 715

c) 1 065

Un joven de masa 50kg sube por una escalera de longitud 5m. ¿Qué trabajo realiza su peso hasta que llega a la parte más alta? a) b) c) d) e)

a) b) c) d) e)

Es nulo en la trayectoria ABCA Entre A y C es positivo Entre A y B es nulo Entre B y C es 80 J Entre A y C es igual que entre C y A

11. El gráfico muestra la fuerza Vs. Desplazamiento de un cuerpo. El trabajo realizado al desplazar el cuerpo 0.3m será:

2 500 J -1 500 J 1 500 J -2 000 J 2 000 J

Un andinista de 800N de peso37 lleva su mochila que pesa 300n y debe escalar una colina de 30 m de altura. La cual tiene, una pendiente de 37°.¿Qué trabajo debe realizar para llevar la mochila a la cima? (Asumir que el andinista sube a velocidad constante) a) b) c) d) e)

5 KJ 6 KJ 8 KJ 9 KJ 12KJ

30 m

Y 37 7.

1m 2m 3m 4m 5m

Una masa de 1kg se mueve según la trayectoria que se muestra en la figura y una de las fuerzas que actúan sobre la masa es F=2 i N. ¿Qué trabajo realiza esta fuerza cuando la masa se mueve entre las posiciones (2,3) y (8,6)? a) b) c) d) e)

m

a) 1 171.5

6.

m

2m

30descender verticalmente Una cuerda es utilizada para un bloque de masa 10kg una distancia de 4m con aceleración igual 3m/seg2. Hallar el trabajo realizado por la cuerda. (g=10m/seg2.) d) -120 J

5.

3m

4 500 J -2 250 J 2250 J – 4 500 J 2 350 J

a) -280 J 4.

3m

Una masa de 30kg sube con velocidad constante por el plano inclinado liso cuando se aplica la fuerza F paralela al plano. Calcular el trabajo de F cuando se ha desplazado 15m. a) b) c) d) e)

3.

g

150 160 170 180 190

Un cuerpo de masa m se mueve en una trayectoria circular bajo la acción de una fuerza tangencial constante (F=10N). Si el trabajo realizado por la fuerza para ir desde A hasta b es de 60π J. Determinar el radio de la trayectoria. a) b) c) d) e)

P

600 300 500 700 400

El bloque de 5kg mostrado en la figura se desplaza 10m sobre el plano inclinado liso. Si F= (56 i + 42 j) F r j

r i

X

a) b) c) d) e)

0.5 J 0.25 J 1J 0.6 J 0.4 J

F N 4

2 12. La fuerza Fx que actúa según se muestra en realizado por Fx fue de F0.

sobre un cuerpo está descrita la figura. Si el trabajo total 4 500J. Determine  elXvalor m de 0,1 0, 2

0,3

 

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a) b) c) d) e)

50N 40N 30N 500N 400N

13. Una fuerza varía con la posición como se muestra en la figura. Determine el trabajo hecho por la fuerza desde: a) x= -4m hasta x= +4m b) x= 0m hasta x= +2m

a) b) c) d) e)

40J ; 5J 40J ; 10J 20J ; 15J 20J ; 10J 20J ; 5J

14. Un bloque mostrado en la figura se desplaza horizontalmente actuando sobre él una fuerza F que varía de acuerdo a la gráfica indicada. Entonces las afirmaciones respecto del trabajo desarrollado por F son:

I. II. III.

Entre x=10 y x=15 es 50 J Entre x=0 y x=20 depende de la fuerza de fricción. Entre x=15 y x=20 es negativo.

a) b) c) d) e)

FVF VFF FFF FFV VFV

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FISICA

a) b) c) d) e)

1.5 KJ 2.5 KJ 3.5 KJ 5 KJ 7 KJ

16. Un recipiente se encuentra sobre el resorte (k = 250 N/m). Si se llena gota a gota con 5 litros de agua. Calcule el trabajo que realiza el peso del agua sobre el resorte. (g=10m/seg2.)

a) b) c) d) e)

10 J 5 J 2 J 2.5 J 7.5 J

15. Si para levantar verticalmente el bloque m se requiere de una fuerza F=50y + 100 (F en Newton, y en metros), determínese el trabajo realizado por F para elevar el bloque una altura de 10m.

HOJA DE CLAVES CICLO PRE ADES ABRIL – JULIO 2009

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Curso : FISICA Semana : 09 – TRABAJO Pregunta Clave

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16

d c a b b d e d d e a a c d c b

Tiempo (Min.)

Dificultad

2 2 2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 3 3 3 3

F F F F F F F F M F F F M M M M

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