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UNIVERSIDAD CATÓLICA SILVA HENRÍQUEZ PROFESOR: CLAUDIO VÁSQUEZ VALDENEGRO FÍSICA GUÍA 5 TRABAJO, POTENCIA Y ENERGÍA 1. Una persona arrastra una caja de 60 [Kg] a lo largo de 10[m] con una fuerza de 240 [N]. Luego lo levanta hasta un camión cuya plataforma está a 0,80 [m] de altura. Si el proceso entero tomó 2 minutos, entonces el trabajo total y la potencia media desarrollada por la persona son respectivamente. R: W = 2880J, P = 24w 2. La potencia que desarrolla una grúa para llevar un cuerpo de 200 [Kg] en un minuto, desde el suelo a una 2 altura de 0,08 [Km] con una aceleración de 7,5 [m/s ] es: R: 2Kw 3. Un móvil se desplaza producto de una fuerza variable, tal como lo indica el gráfico adjunto. Cuando ha recorrido 4 metros, ¿cuál es el trabajo realizado por la fuerza? R: 30J

4. Pepe camina junto a su hermano en bicicleta. Si en cierto momento pepe aplica una fuerza constante de 2,5 [N] para impulsar a su hermano, una vez que éste ha recorrido 5[m], dicha fuerza habrá efectuado un trabajo mecánico igual a: R: 12.5J 5. Un hombre levanta una pesa de 140 [Kg] de masa desde el piso hasta cierta altura, si se sabe que realizó un trabajo de 2.800[J]. ¿Cuál es la altura a la que llegó con la pesa? R: 2m 6. Un ascensor levanta desde el piso hasta una altura de 20 [m] a una persona de 70 [Kg] de masa desarrollando una potencia media de 1.400 [W]. Esta acción le tomó al ascensor: R: 10s 7. Respecto al cuerpo de masa m sometido a la fuerza F y desplazamiento d que indica la figura. Si la fuerza se cuadruplica y el desplazamiento se disminuye a la mitad, permaneciendo el tiempo constante, se puede afirmar con respecto al trabajo y a la potencia que: R: W y P aumentan al doble

8. Una bomba hace subir el agua desde el suelo hasta un estanque con capacidad de 200 litros que está a 6 metros de altura. La bomba funciona durante 2 minutos, hace subir el agua verticalmente y llena el estanque a) Determine el trabajo total realizado por la bomba para subir el agua. R: 12 KJ b) Determine la potencia desarrollada por la bomba. R: 100w

9. Para un bloque que es arrastrado sobre una superficie horizontal por una fuerza F de 10[N], paralela a la superficie, desplazándolo 4 metros en 1 minuto, determine: a) El trabajo realizado por la fuerza normal R: 0J b) El trabajo realizado por la fuerza peso. R: 40J c) El trabajo realizado por la fuerza F. R: 0J d) La potencia desarrollada por F. R: 0.67w 10. Sobre un carrito se aplica una fuerza de 3 (N) logrando que éste adquiera una rapidez constante de 6(m/s). ¿Cuál es la potencia que desarrollo el carrito, debido a la fuerza? R: 18w 11. Un motor de 500 [W] de potencia funciona durante 2 [min] para arrastrar un cuerpo de masa desconocida. El trabajo realizado es: R: 60 KJ 12. Una máquina aplica una fuerza de F [Newton] por m [metros] durante t [segundos]. Posteriormente aplica el doble de fuerza por el doble de distancia durante el doble del tiempo. Calcular la potencia desarrollada. R: P = 2P* 13. Una bala de 50 [g] que se mueve a 200 [m/s] tiene una energía cinética de: R: 1000J 14. Una caja de 40 [Kg] con las dimensiones que se señalan en la figura, se voltea de la posición (a) horizontal a la posición (b) vertical. Determinar la variación de la energía potencial de la caja, considerando que su centro de masa se encuentra en la intersección de las diagonales. R: 200J

15. Determine la energía potencial de un niño de 60 (Kg) parado en un trampolín de una piscina, a 4 metros de altura. R: 2400J 16. Se lanza verticalmente hacia abajo, desde 50 metros de altura, un cuerpo de 2 (Kg) con rapidez inicial de 5(m/s). Determine la energía potencial del cuerpo en el momento de haber sido lanzado. R: 1000J 17. El resorte de la figura tiene una constante de rigidez k = 50 [N/m]. Si para empujar el bloque desde A hasta B, el resorte se estira 10 [cm], determine su energía potencial elástica. R: 0.25J

18. Un cuerpo de masa 2 [Kg] se desprende y cae desde una altura de 3 [m]. a) Determine la energía potencial del cuerpo antes de caer. R: 60J b) Determine la energía cinética del cuerpo antes de caer. R: 0J 19. Una persona arroja, desde lo alto de un edificio de 15 [m], verticalmente hacia abajo una pelota de 2 [Kg] de masa. Si la energía mecánica de la pelota es 400 [J], determine la rapidez con que fue lanzada. R: 10m/s 20. Un cuerpo de 200 [g] de masa se lanza verticalmente hacia arriba desde 2 [m] de altura, con rapidez inicial de 20 [m/s]. Determine la energía cinética y potencial en el punto más alto. R: EC = 0J, EP = 44J 21. Una esfera de masa 2 [Kg] se desliza por el tobogán de la figura. En A la energía cinética de la esfera es 10 [J] y su energía potencial 54 [J]. Si no se considera la acción del roce, calcule las energías cinética, potencial y mecánica en todos los puntos. R: ECA=10J, EPA=54J, EMA=64J; ECB=64J, EPB=0, EMB=64J; ECC=46J, EPC=18J, EMC=64J; ECD=64J, EPD=0J, EMD=64J.

22. Un cuerpo de masa 5 Kg es soltado desde una altura de 2 metros. Determine la energía mecánica del cuerpo antes de ser soltado. R: 100J 23. Un cuerpo de 4 Kg se lanza verticalmente hacia arriba desde el suelo, con una rapidez de 30 (m/s). ¿A qué altura alcanza una rapidez de 20 (m/s)? R: 25m 24. La esfera de masa m es soltada en A y se desliza sin fricción a los largo del riel como indica la figura. El radio de la parte circular es R, al considerar h = 5R. Con esta información, calcule las energías cinética, potencial y mecánica en todos los puntos. R: ECA=0J, EPA=5mgR[J], EMA=5mgR[J]; ECB=5mgR[J], EPB=0, EMB=5mgR[J]; ECC=4mgR[J], EPC=mgR[J], EMC=5mgR[J]; ECD=3mgR[J], EPD=2mgR[J], EMD=5mgR[J].

25. Un cuerpo de masa m se lanza desde el suelo verticalmente hacia arriba con energía cinética E, cuando pasa por un punto situado a h metros, su energía cinética es: R: E - mgh

26. Una esfera de 1 [Kg] de masa se suelta desde una altura de 10 [m]. En cada rebote pierde el 40% de su energía. La altura máxima que alcanza después del segundo rebote es: R: 3.6m 27. Una bala de 10 [g] sale disparada a nivel del suelo a 800 [m/s] y después de un tiempo su velocidad es de 40 [m/s]. ¿Cuál es el trabajo que realiza el roce del aire? R: -3192J 28. Una persona pasea en bicicleta, al acercarse a una cuesta acelera hasta alcanzar una rapidez de 10[m/s]. Con esa rapidez empieza a subir la cuesta, pero sin pedalear. Si la altura que alcanza la persona es de 4[m] y su masa, incluida la bicicleta, es de 80[Kg], entonces el trabajo realizado por el roce fue de: R: -800J 29. El resorte de la figura de constante de rigidez k = 400 [N/m], recibe el impacto de un bloque de 6 [Kg] viajando a 6 [m/s]. Si la compresión máxima del resorte es de 20 [cm]. Los valores de la energía disipada y del módulo de la fuerza de roce entre el bloque y la superficie son respectivamente: R: -100[J]; 500[N]

30. Un patín de masa m varía su velocidad de v a v/4 en una distancia d. La fuerza de roce que actuó sobre el 2 patín fue: R: -15mv /32d 31. Un proyectil de masa 1 [Kg] es lanzado desde el suelo verticalmente hacia arriba con una velocidad de 60[m/s]. El proyectil disipa 800 [J] en la subida, debido a la fricción del aire. a) Determine la energía potencial del proyectil en su altura máxima. R: 1000J b) Determine la altura máxima del proyectil. R: 100m