Trabajo Realizado por una Fuerza

Trabajo Realizado por una Fuerza

Fuerza paralela a un plano horizontal

1. Sobre un vehículo de 1000 Kg. de masa, que circula con una velocidad de 20 m/s actúa una fuerza constante de 10.000 N en el sentido de su movimiento. El vehículo recorre 100 m. el coeficiente de rozamiento entre los neumáticos y el suelo es 0,3. Calcular:

a) El trabajo realizado por la fuerza aplicada. [Sol. 106 J ]

b) El trabajo realizado por la fuerza de rozamiento. [Sol. -3•104 J ]

c) El trabajo realizado por la fuerza resultante. [Sol. 97000 J]

d) La velocidad del coche cuando ha recorrido 100 m. [Sol. 44,04 m/s]

2. Un coche de 100 kg de masa, viaja con una velocidad de 54 km/h, por una carretera horizontal, cuando el conductor frena. Si durante el proceso de frenado, los frenos realizan un trabajo de 5•104 J.

a) ¿Cuál es la velocidad final del coche?.

b) ¿Que trabajo adicional se requiere para detener el coche?

3. Una fuerza de rozamiento actúa sobre un cuerpo de 10 kg de masa que se mueve con una velocidad de 72 km/h, si la fuerza de rozamiento es de 3 N y actúa a lo largo de 30m Calcula la variación de energía cinética del móvil así como el recorrido máximo que podría realizar el cuerpo si está sometido continuamente a dicha fuerza.

4. Un cuerpo de 10 kg se encuentra sobre una superficie horizontal, entre ambos existe rozamiento. Sobre el cuerpo actúa una fuerza horizontal constante de 50 N, se observa que parte del reposo y después de 150 m adquiere una velocidad de 25 m/s. Calcular el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento y el coeficiente de rozamiento.

5. Un muchacho desplaza un cuerpo de 10 kg , con velocidad inicial cero, una distancia de 5 m tirando de él con una fuerza de 30 N paralela a la dirección de desplazamiento,  = 0,2 entre el cuerpo y el suelo. Calcular:

a) El trabajo realizado por el muchacho. [Sol. 150 J]

b) El trabajo realizado por la fuerza de rozamiento. [Sol. -100 J]

c) El trabajo realizado por la fuerza resultante. [Sol. 50 J]

d) La velocidad que posee el cuerpo una vez recorrido 5 m. [Sol. 3,16 J]

6. Varias muchachas empujan un coche con una fuerza total de 1000 N que le hace recorrer 10 m. Al final de ese recorrido lleva una velocidad de 3 m/s, si la masa del coche es de 600 Kg. Calcula: El trabajo que han realizado, la energía cinética del coche al final de ese recorrido, el trabajo realizado por la fuerza de rozamiento y el coeficiente de rozamiento.

7. Sobre un cuerpo de masa 10 kg. situado en un plano horizontal, actúa una fuerza de 30 N. Se observa que tarda 5 s. en recorrer 25 m. Determina:

a) El coeficiente de rozamiento.

b) La velocidad del cuerpo al cabo de ese tiempo.

c) trabajo realizado por la fuerza de rozamiento.

8. Calcular la fuerza de rozamiento que actúa entre un cuerpo de 10 kg. de masa y el suelo si al lanzarlo con una velocidad de 10 m/s se detiene tras recorrer 5 m. [Sol. 100 N]

9. Un automóvil remolca una roulotte de masa 800 kg partiendo del reposo alcanza una velocidad de 81 km/h en 20 s. con m.u.a. A continuación se desplaza durante 2 min. con dicha velocidad. Finalmente frena en 120 m. con aceleración constante. La fuerza resistente debida al rozamiento de la roulotte es de 500 N y se supone constante. Calcular el trabajo total realizado por el coche sobre la roulotte.

Fuerzas no paralelas a un plano horizontal

10. Un cuerpo de 20 kg de masa se mueve bajo la acción de una fuerza de 200 N, que forma un ángulo de 37º por encima de la horizontal, recorriendo 5 m. Calcular:

a) El trabajo realizado por la fuerza de 200 N. [Sol. 798,6 J]

b) El trabajo de la fuerza de rozamiento si  = 0,1. [Sol. –39,8 J]

c) La velocidad del cuerpo cuando haya recorrido 5m partiendo del reposo. [Sol. 8,7 m/s]

11. Al tirar de un cuerpo de 3 Kg. de masa con una cuerda que forma 30º con la horizontal con una fuerza de 20 N, el cuerpo se desplaza 5 m con velocidad constante. Calcular:

a) El trabajo realizado por la fuerza de 20 N. [Sol. 86.6 J]

b) El trabajo realizado por la fuerza de rozamiento. [Sol. –86,6 J]

c) El valor de la fuerza de rozamiento y el coeficiente de rozamiento entre el cuerpo y el suelo. [Sol. 17.3 N ; 0.57]

12. En el esquema de la figura. Calcular:

a) El trabajo realizado por cada una de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo y el trabajo total si el desplazamiento es de 10 m.

b) La velocidad, una vez recorridos 10 m , si el cuerpo inicialmente estaba en reposo.

Potencia

13. Un coche de 1000 kg. arranca del reposo, desarrollando el motor una potencia de 60 CV. ¿Que velocidad adquiere a los 30 s? ®

14. El motor de un automóvil de competición que tiene una masa de 1600 kg. es capaz de recorrer, partiendo del reposo, los 100 primeros metros en 5 s. En el supuesto de que la aceleración sea constante, calcular la potencia desarrollada por el motor. ®

15. Hallar la potencia que desarrolla el motor de un vehículo de 2000 kg. de masa sabiendo que marcha a 54 km/h, en los siguientes casos:

a) Por una carretera horizontal.

b) Cuándo sube una cuesta con un desnivel del 7%.

c) Cuando baja por la misma cuesta del apartado b.

(Suponer un coeficiente de rozamiento de 0,1 para todos los casos y tomar g = 10m/s2)

Principio de Conservación de la Energía. Fuerzas Conservativas

16. Lanzamos una pelota hacia arriba con una velocidad de 10 m/s. Calcular despreciando el rozamiento con el aire:

a) La altura máxima que alcanza. [Sol. 5 m]

b) La velocidad que posee cuando se encuentra a una altura que es la mitad de la altura máxima. [Sol. 7.07 m/s]

c) La velocidad con que llega de nuevo al suelo. [Sol. 10 m/s]

17. Un cuerpo de 15 kg. cae desde una altura de 15 m. y llega al suelo en 2 s. Calcular la fuerza de rozamiento que hace el aire, cuanta energía mecánica se ha perdido y qué velocidad lleva el cuerpo inmediatamente antes de llegar al suelo.

18. El cuerpo de la figura desliza por la pendiente sin rozamiento cuando está en el punto P su velocidad es v.

a) ¿Cuál es la mínima velocidad con que debe moverse el cuerpo en P para que llegue al punto Q? [Sol. 10 m/s]

b) ¿Con qué velocidad llega a Q si en P se mueve a 12 /s? [Sol. 4.7 m/s]

19. Un esquiador cuya masa es de 70 kg. está en reposo en el punto A de la ladera de una montaña. Suponiendo que el esquiador comienza a moverse por el efecto de su propio

...